Joule nasceu em uma cidade na Inglaterra chamada Salford. Por ser filho de um bem-sucedido cervejeiro, pôde se dedicar a uma vida de investigação.
Joule recebeu instrução do famoso professor e fundador da Química moderna John Dalton, além de estudar também Matemática e Filosofia.
Em 1840, após realizar várias pesquisas sobre conversão de energia elétrica em calor, utilizando os geradores elétricos inventados naquela época, obteve uma fórmula que relacionava a produção de calor com o valor da corrente elétrica que percorria um fio.
Posteriormente, passou então a investigar a conversão de outras formas de energia em calor. Fez passar água por pequenos orifícios para aquecê-la por atrito, expandiu e comprimiu gases, e, por fim, realizou seu mais famoso experimento, o experimento de Joule.
Joule fez os cálculos do trabalho realizado, em todos os casos, sempre verificando uma proporcionalidade entre ambos. No ano de 1850 foi aceito na Royal Society e nos anos seguintes continuou suas pesquisas, auxiliado pelo jovem William Thomson, mais tarde conhecido como lorde Kelvin. Juntos realizaram trabalhos sobre o comportamento dos gases.
Joule também realizou trabalhos na área do eletromagnetismo, em que descobriu o fenômeno da magnetostrição, segundo o qual uma barra de ferro altera ligeiramente seu comprimento ao se magnetizar.
Joule morreu em Sale, no ano de 1889.
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