В 1807 г. физик Ж. Гей-Люс­сак, изу­чав­ший свой­ства газов, по­ста­вил про­стой опыт. Давно было из­вест­но, что сжа­тый газ, рас­ши­ря­ясь, охла­жда­ет­ся. Гей-Люс­сак за­ста­вил газ рас­ши­рять­ся в пу­сто­ту  — в сосуд, воз­дух из ко­то­ро­го был пред­ва­ри­тель­но от­ка­чан. К его удив­ле­нию, ни­ка­ко­го по­ни­же­ния тем­пе­ра­ту­ры не про­изо­шло, тем­пе­ра­ту­ра газа не из­ме­ни­лась. Ис­сле­до­ва­тель не мог объ­яс­нить ре­зуль­тат: по­че­му один и тот же газ, оди­на­ко­во сжа­тый, рас­ши­ря­ясь, охла­жда­ет­ся, если его вы­пус­кать прямо в ат­мо­сфе­ру, и не охла­жда­ет­ся, если его вы­пус­кать в пу­стой сосуд, где дав­ле­ние равно нулю?

Объ­яс­нить опыт уда­лось не­мец­ко­му врачу Ро­бер­ту Май­е­ру. У Май­е­ра воз­ник­ла мысль, что ра­бо­та и ко­ли­че­ство теп­ло­ты могут пре­вра­щать­ся друг в друга. Эта за­ме­ча­тель­ная идея сразу дала воз­мож­ность Май­е­ру сде­лать ясным за­га­доч­ный ре­зуль­тат опыта Гей-Люс­са­ка: если ко­ли­че­ство теп­ло­ты и ра­бо­та вза­им­но пре­вра­ща­ют­ся, то при рас­ши­ре­нии газа в пу­сто­ту, когда он не со­вер­ша­ет ни­ка­кой ра­бо­ты, так как нет ни­ка­кой силы (дав­ле­ния), про­ти­во­дей­ству­ю­щей уве­ли­че­нию его объ­е­ма, газ и не дол­жен охла­ждать­ся. Если же при рас­ши­ре­нии газа ему при­хо­дит­ся со­вер­шать ра­бо­ту про­тив внеш­не­го дав­ле­ния, его тем­пе­ра­ту­ра долж­на по­ни­жать­ся.

Идея Май­е­ра была много раз под­твер­жде­на пря­мы­ми из­ме­ре­ни­я­ми. Осо­бое зна­че­ние имели опыты Джо­у­ля, ко­то­рый из­ме­рял ко­ли­че­ство теп­ло­ты, не­об­хо­ди­мое для на­гре­ва­ния жид­ко­сти вра­ща­ю­щей­ся в ней ме­шал­кой (см. рис.). Од­но­вре­мен­но из­ме­ря­лись и ра­бо­та, за­тра­чен­ная на вра­ще­ние ме­шал­ки, и ко­ли­че­ство теп­ло­ты, по­лу­чен­ное жид­ко­стью. Как ни ме­ня­лись усло­вия опыта (бра­лись раз­ные жид­ко­сти, раз­ные со­су­ды и ме­шал­ки), ре­зуль­тат был один и тот же: все­гда ра­бо­та, со­вер­шен­ная при па­де­нии груза, в пре­де­лах точ­но­сти экс­пе­ри­мен­та рав­ня­лась ко­ли­че­ству теп­ло­ты, вы­де­лив­ше­му­ся в жид­ко­сти.