Идея об эквивалентности теплоты и работы в конце 30-х гг. XIX в., как говорится, витала в воздухе. Как иначе объяснить тот факт, что при­оритет открытия этого закона оспаривали, и не без основания, сразу пять человек: Роберт Майер, Джеймс Прескотт Джоуль (1818— 1889), Карл Фридрих Мор (1805— 1879), Людвиг Август Кольдинг (1815—1888) и Марк Сеген (1786— 1875). Трое из них не были даже профессиональными физиками. Так, Майер — врач, Джоуль — владелец пивоваренного завода, а Мор слу­жил аптекарем (химикам он извес­тен как изобретатель «пипетки Мо­ра» и «соли Мора»), В 1837 г., за несколько лет до Майера, Мор в статье «Взгляды на природу теплоты» сформулировал закон сохранения энергии. Однако самые авторитетные в то время журналы «Анналы фармации и хи­мии» и «Анналы физики» отказались публиковать её — ведь автор не был «официальным» учёным, входящим в университетскую корпорацию. В конце концов Мор послал статью в Вену и... забыл о ней. Лишь спус­тя 30 лет он случайно обнаружил, что его работу всё-таки напечатали! Поэтому неудивительно, что перво­открывателем закона сохранения энергии считают Майера.

«Мысль об этом законе пришла Майеру внезапно в июле 1840 г., — свидетельствует историк физики Марио Льоцци, — она стала для не­го как бы религиозным откровени­ем, и развитию и защите своей идеи он посвятил всю жизнь, вкладывая в это столько духовных и физиче­ских сил, что это привело его в пси­хиатрическую больницу».

Юлиус Роберт Майер.

Количественное соотношение между теплотой и работой — знаме­нитый «механический эквивалент теплоты» — Майер вывел теоретиче­ски. Он приравнял разницу между теплоёмкостями газа при постоян­ном давлении и постоянном объёме (С_р-С_v) работе, которую соверша­ет расширяющийся газ. Используя экспериментальные (не очень точ­ные) данные по теплоёмкостям газов французского физикохимика Пьера Луи Дюлонга (1785—1838), Майер установил, что одна килокалория тепловой энергии — а именно столь­ко её выделяется при охлаждении одного литра воды на один градус — эквивалентна работе по поднятию массы 365 кг на высоту 1 м (т. е. 365 кГм). Это был поразительный результат! Правда, для этого необхо­димо перевести в полезную работу всю выделяющуюся теплоту. Невоз­можность осуществления такого процесса на практике была доказа­на позднее (см. статью «Быть или не быть реакции? Химическая термоди­намика»). Это понимал уже Майер, который писал: «Если с этим резуль­татом сравнить полезное действие наших лучших паровых машин, мы увидим, что лишь очень малая часть подводящегося к котлу тепла дейст­вительно превращается в движение или поднятие груза».

Джеймс Прескотт Джоуль

Позднее величина механическо­го эквивалента теплоты несколько раз уточнялась. Джоуль в 1843 г. по­лучил значение 460 кГм, американ­ский физик Генри Август Роуланд (1848—1901) в 1880 г. — 427 кГм, что практически не отличается от точного значения.

В Международной системе еди­ниц (СИ) нет необходимости пользо­ваться понятием механического эк­вивалента теплоты, поскольку здесь для измерения как механической ра­боты, так и тепловой энергии приня­та одна и та же единица — джоуль, названная в честь выдающегося анг­лийского учёного. Впервые джоуль был введён на II Международном конгрессе электриков ещё в 1899 г. в качестве единицы работы и энергии электрического тока. В настоящее время его используют для измерения любой энергии — механической, те­пловой, энергии звуковых и электро­магнитных волн, химических связей, реакций и т. д. Со старой тепловой единицей — калорией, которая бы­ла принята в термохимических рас­чётах, джоуль связан соотношением 1 кал = 4,184 Дж.