随着人类实践活动的深入，特别是由于科学实验的蓬勃发展，在19世纪的前三 十多年中，人们把认识领域从机械运动扩展到电磁运动、热和化学运动方面来，从 而有了一系列关于电能与机械能、热能、化学能相互转化的实验结果，这就为能量 守恒和转化定律的发现提供了充分的根据。
18世纪末，意大利人伏打发明了电池，实现了化学能向电能的转化。接着，人 们就利用伏打电流，进行水和硫酸铜溶液的电解，发现了电的化学效应，实现了电 能向化学能的转化。19世纪20年代初，人们发现了温差电偶和电流通过导线生热的 现象，实现了电能和热能的相互转化。1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电的磁 效应，实现了电能向机械能的转化。1831年，英国物理学家法拉第发现了感应电流， 实现了机械能向电能的转化。所有这一切都为能量守恒和转化定律的发现提供了不 可缺少的实验基础。哲学史上关于运动守恒原理的观念，对于能量守恒和转化定律 的发现起了巨大的启示和促进作用。17世纪，唯量论哲学家笛卡儿通过自己的力学 研究，提出了“宇宙中运动的量是永远不变的”这一哲学命题，就清晰地阐明了运 动既不能创造也不能消灭的思想。这是在自然科学领域里发现能量守恒和转化定律 整整200年前就已经明确得出了的哲学结论。失败，这是人类认识史上不可避免的 环节，具有不可贬斥的地位。失败乃成功之母。千百种形形色色永动机的失败，显 示了自然力和物质运动不可能无中生有地创造出来，因而从反面为能量守恒和转化 定律的发现作了要的思想准备。1775年，法国科学院作出决议，认为制造永动机是 不可能的，声明不再接受任何有关永动机的设计方案。尽管19世纪30年代以前，人 类漫长的实践史为能量守恒和转化定律的发现作了各方面的准备，可是能量守恒和 转化定律仍没有正式提出来，它还需要掐脱各种束缚，方能问世。
必要的诞生条件
能量守恒和转化定律的诞生，在有了其他种种准备之后，还必须清除一个理论 障碍——热素说，并从现实社会实践提出的重要课题中汲取力量。
热素说是18世纪广为流行解释热的本质的一种错误理论。它认为，热是一种没 有重量、可以在物体中自由流动的物质。热素说既然把热看作是一种物质，那就不 可能存在着热和机械运动的转化。磨擦所以生热，只是由于磨擦把热素逼出来，使 磨擦后的物体的比热比磨擦前小，所以温度升高，而热素的量并没有增加。
给热素说以沉重打击的是美国物理学家伦福德（Rumford，1753－1714）和英 国化学家戴维（Davy，1778－1829）的工作。1789年，伦福德在慕尼黑兵工厂监 造大炮时，发现钻炮膛所有的钻头越钝，钻削的碎屑越少，所产生的热量却越多。 这与热素说认为碎屑越少，金属释放的热素就越少的说法恰好相反。为了证明钻削 时产生的热不是来源于热素的解释，伦福德把炮筒放在水槽里，用一支钝得几乎不 能削出碎屑的钻头钻孔。几匹马拉着钻具钻了约两个半小时，槽内约18磅水竟然沸 腾起来。没有任何东西供给热素，竟然源源不断地产生热。这些热是从哪里来的呢？ 实验说明“热只能来源于钻头的运动，1799年，戴维又做了冰磨擦实验。他用两块 冰在真空中磨擦，并使整个仪器都保持在0℃。几分钟后，冰融化成水，但冰吸收的 热是从哪里来的呢？唯一的可能是由机械运动转化而来。伦福德和戴维的实验，打 破了热素说的缺口，从而为能量守恒和转化定律的发现扫除了思想障碍。
能量守恒和转化定律的发现，直接导源于现实社会实践的需要。19世纪30年代 前后，蒸汽机生产的实践提出了如何提高蒸汽机的效率这一重大课题，从而为能时 守恒和转化定律的发现提供了最坚实的实践基础。恩格斯指出：“社会一旦有技术 上的需要，则这种需要就会比十所大学更能把科学推向前进”。于是，在19世纪30 年代和40年代的十多年里，几乎同时在五个不同的国家里由六七个不同的行业的十 几个专家和非专家，在几个不同的科学领域中以不同的形式各自独立地提出了能时 守恒和转化定律，从而显示出这个定律是一个具有根本重要性的普遍的自然规律。
第一个在这方面作出重大贡献的，是法国青年军官和工程师萨迪．卡诺（S． Carnot，1796－1832）。他十分熟悉蒸汽机的设计，又有较好的数理训练，于 1824年发表了《关于火的动力以及产生这种动力的机器的研究》一文，分析蒸汽机 中决定热产生机能能的各种因素，得出结论：热机必须工作于两个热源之间，热从 高温热源转移到低温热源时才能做功，热机做功的数值与工作物质无关，仅仅决定 于两个热源之间的温度差。卡诺的这一原理以后就成为热力学第二定律的基础。但 是，由于他相信热素说，因而看不到热能和机械能之间的转化以及两者总和的守恒 关系，传统观念挡住了他作出科学发现的道路。然而，当他放弃了热素说之后，于 1830年，他在笔记本中便明确地提出了热的分子运动论和能量守恒与转化定律，得 出热的机械当量为370千克米／千卡（今天准确数值为427千克米／千卡）。可惜， 卡诺夭亡后，他的遗稿，因其弟无知而被长期弃置。直至1878年才公布于世。这时， 人们早已公认能量在转化中守恒这一定律。卡诺的发现之所以对历史的进程没有发 现什么直接影响。显然由于当时人们科学认识水平的局限性被埋没了。然而，卡诺 的发现本身毕竟表明，能量守恒和转化定律发现的客观时机已经成熟了。
继卡诺之后，德国生理学家莫尔在1837年发表了《论热的本质》一文，表述了 类似的思想。1839年，法国工业革命家和铁路建设的先驱者M．塞贯，在他的论述 铁路工程的重要著作——《论铁路的影响》一书中，计算出了热的机械当量。1840 年，瑞士化学家赫斯提出热化学定律，指出化学反应中所释放的热量是一个同中间 过程无关的恒量。可惜，这些人的著作，有的长期得不到发表的机会，有的即使发 表了，却没有引起人们的注意。这些科学发现，“蒙难”的本身，既说明人们缺乏 识别新发现重大意义的能力，又说明社会实践的需要铖如化学反应中催化剂那样， 加快已孕育了漫长历史时斯的有关能量守恒和转化思想的正式问世。山雨欲来风满 楼。能量守恒和转化定律发现的历史条件成熟了。先驱者们的工作虽然没有正式构 成能量守恒和转化定律的内容，然而，他们的潜在发现在人类的科学认识史上具有 不可忽视的意义。先驱者们的努力终于使孕育成熟的能量守恒和转化定律在1842年 正式诞生了。这一年，人们同时从不同的途径来了一个大突破。