他马上写信给开尔文谈了他的评论和问题。随后俩人开始通过大量的通信开始了富有成果的合作。焦耳进行实验，开尔文分析实验结果并建议进一步的实验。这个合作从1852年持续到1856年，他们的成果中包括有焦耳-汤姆孙效应。关于这个成果的发表论文使得焦耳的研究和分子运动论被广为接受。
分子运动论.动力学是有关运动的科学。焦耳是道尔顿的学生，所以不奇怪他深深信任原子理论，而尽管同时代的许多科学家还在怀疑该理论。他也是少数能够接受当时还在被忽视的约翰·赫帕斯的气体的动力学理论的人之一。他后来深深的