Тела могут быть нагреты не только в процессе теплообмена, но и в результате совершения над ними механической работы (трение, деформация). Оба указанных способа приводят к увеличению внутренней энергии тела. Об изменении внутренней энергии можно судить по изменению температуры тела.
Удивительной точности эксперименты 1848 г. английского ученого Джеймса Прескотта Джоуля (1818—1889) позволили установить пропорциональность количества тепла работе.

Это означает, что нагревание 1 г воды на 1° С может быть получено как путем непосредственного нагревания, в результате передачи ему количества теплоты величиной в 1 кал, так и путем совершения над ним механической работы, причем величина этой работы всегда равна 4,2 Дж.
Отношение: Работа / Количество теплоты = 4,2 Дж/кал — механический эквивалент теплоты — постоянно!
Эта закономерность позволила в дальнейшем измерять тепло, работу и энергию в одних и тех же единицах — джоулях (Дж).
Если оба процесса идут одновременно, выполняется Первое начало термодинамики: изменение внутренней энергии тела dU равно сумме количества теплоты Q, переданной телу, и работы A, совершенной над ним внешними силами:

dU = Q + A