热和能量之间的关系。焦耳用以下实验来量测热和能量单位间的转换系数－热功当量：在一量热器中加水，量热器中有叶片，经过转轴连到量热器外，量热器外利用下降的重物带动叶片旋转，使叶片及水的温度上昇。量测重物重量、落下距离、水（及叶片）的温度、质量及比热即可计算热功当量，后来将液体由水改为鲸油及水银，进行并改进实验达40年之久。此实验也确认热及能量之间的关系。1850年时，鲁道夫·克劳修斯发表论文提出热质说及分子运动论其实不相容，热质说中提到的热质守恆可以用能量守恆取代。热可以等效为物质中粒子（如原子或分子）的动