热的机械当量是什么?
系统所做的机械功与系统产生的热之间有一个简单的关系。詹姆斯·普雷斯科特焦耳首先通过实验发现，系统产生的热与对系统所做的机械功成正比。他还通过一个独特的实验计算出了比例常数，我们也将在本文中描述。这个常数通常被称为机械热当量。在名字之后詹姆斯·普雷斯科特焦耳，常量也常被称为焦耳的机械热当量或者简单地焦耳是常数。我们用英文大写字母J来表示它。
如果W是对系统做的功Q是功产生的热量，那么
焦耳实验(如何计算焦耳常数)
为了计算焦耳常数(即使给定质量的水的温度升高1摄氏度所需的机械功)，焦耳进行了一个实验。焦耳的实验最初是由一个装满水的容器和一个旋转板的机械装置组成的。
板块的动能转化为热能，因为重力对下落一段距离的重物做功。这就从实验上证实了热与功的等效性。现在，热与功的等效性被定义为每4.184焦耳对应1卡，称为“热化学卡”。
为了证明他的实验，我们首先拿一个铜做的圆柱形量热计。
我们将使用如上所示的叶片-桨叶系统。
现在，我们把一定数量的水填满量热计。我们现在将附桨叶叶片系统到充满水的量热计水密顶盖。
现在，我们将在滑轮的帮助下，附加两个已知的质量相等的重物如上图所示。当我们旋转系统的手柄的任何一个方向，两个重量要么向上或向下垂直取决于旋转的方向。
我们将两个垂直尺连接起来测量垂直度;重物的运动。我们还在系统的顶盖上安装了一个温度计，以观察水的温度上升。
现在我们将旋转把手举起重物。把重物举到高度h后，我们允许它们自由地落到原来的位置。当重物下落时，系统在举起重物时所储存的势能被释放为动能，使重物在水中旋转。
在系统中所做的功，会在水中产生热量，导致水的温度上升。重物下降到休息位置后，我们将重物举到相同高度h，并允许重物自由下降。我们继续这样做，直到有一个可测量的温度差显示在安装在系统中的温度计上。
现在，我们可以用总重量乘以重量运动的高度来测量所做的功，重量运动的重复次数
让我们考虑这两个物体的质量都是m，所以，它们的总质量是2m。因此，重物垂直下落h米所做的功是2mgh。现在假设，在把水温提高到测量值之前，总共做n次重量运动。因此，完成的总功为
在这里，所有的n m g h都是已知的，所以总做功很容易计算出来。
现在我们考虑，M是量热计中水的质量。W '是量热计的水等价物。
所以，由于水的θ温度上升而产生的总热量是，
Q = (M + W ')θ。
现在，机械等效热
在这个实验之后，通过放入所有已知的m g h n m W '和θ的值，我们得到，
在这个实验中，下落物体的势能转化为动能，最后转化为热能。
