1840 ermitelte er die Temperaturerhöhung in einem Rührbehälter (siehe Bild rechts), die ein fallendes Gewicht erzeugte, wenn es im Fallen das Wasser mit Schaufelrädern umrührte. Er fand heraus, dass ein Gewicht von 772 Pfund, das einen Fuß fällt die Temperatur von einem Pfund Wasser um 1°F erhöht. Das ergibt für die Wärmemenge von 1 cal die heutige Entsprechung von 4,15 J.
Seine Experimente haben gezeigt, dass Wärme durch Bewegung erzeugt wird und haben damit die Grundlage für die Theorie der Wärmelehre mit dem heute anerkannten Wärmeäquivalent von 1 cal = 4,184 J gelegt.
Q = m * c * Δϑ
Die Joulesche Wärmemenge ist der Wärmebedarf für die Warmwasserezeugung.
Die Elektrowärme entspricht der Elektrischen Arbeit W an einem Ohmschen Widerstand.
W = I2 * R * t
Aus der Stromwärme wird das Wasser erwärmt, wobei ev. Verluste berücksichtigt werden müssen.
Q = W * η
Für die elektrische Energie in Wattstunden [Wh] ergibt sich die Beziehung: \( W = \frac{ m \cdot c \cdot \Delta {ϑ} }{ 3600 \cdot \eta } \)
m ... Masse in kg c ... Spezifischer Wärmekapazität in J/kgK Δϑ ... seiner Temperaturänderung in K η ... dem Wirkungsgrad 3600 ... Umrechnungsfaktor von Sekunden in Stunden
Der Wärmebedarf für einen Raum steht für die Wärmeverluste in diesem Raum und ist ausschlaggebend für die Dimensionierung einer Heizung.
Den Wärmestrom durch die einzelnen Flächen erhält man, indem man den U-Wert mit der Fläche in m² und der Temperaturdifferenz multipliziert.
P = U-Wert * Fläche * Δϑ
Damit erhält man für ein Δϑ von 30K etwa folgende Transmissionswärmeverluste: