德國博士、物理學家邁耶(1814-1878)在1841-1843時期提出了熱和機械運動相互轉化的思想，這是熱力學第壹定律第壹次提出。
焦耳(1818-1889)，英國自學物理學家，1840。22歲時，他發現了電流的熱效應，得出了焦耳定律。在此基礎上，他建立了能量守恒和轉化定律，並測量了熱的機械當量，否定了多年來流行的熱卡理論。1843-1847年，英國物理學家焦耳設計了測量熱的電熱當量和機械當量的實驗，通過實驗確定了熱力學第壹定律，補充了邁耶的論點。
德國物理學家、生理學家亥姆霍茲(1821-1894)，除了物理學之外，在生理光學和聲學、數學和哲學方面都有重大貢獻。1847年，德國物理學家亥姆霍茲用數學形式表達了能量守恒定律。
能量轉換和守恒定律，又稱熱力學第壹定律和能量不滅定律，是指能量既不會憑空產生，也不會憑空消失。它只能從壹種形式轉化為另壹種形式，或者從壹個物體轉移到另壹個物體，在這個過程中它的總量保持不變。
自18世紀後期，蒸汽機迅速普及應用後，人們發現熱運動和機械運動之間存在能量轉換。1840和1842年，英國物理學家焦耳和俄羅斯物理學家冷慈分別發現了電流通過導線時的熱現象，得出了電學中著名的焦耳-楞次定律，使人們相信電能和熱能之間也存在相互轉化。同時，能量轉換的研究範圍也擴大到了生活領域。在19世紀中葉之前，科學家已經發現了當時已知的大部分能量形式之間的相互轉化過程。除了已經說過的，還有電能和磁能、機械能和電能、電能和化學能之間的換算關系。這些事實使人們認識到，自然界中存在著多種形式的能量，不同形式的能量是可以轉化的，所以能量轉化是自然界的壹個基本規律。
因此，許多人都做過同樣的夢:如果制造出壹臺機器，它就能做功而不消耗能量。在這些人中，有能工巧匠，也有極其聰明的科學家，於是就有了“永動機”的想法。隨後，出現了多種“永動機”設計方案，但在嚴格的科學審查和實踐驗證下，都以失敗告終。經過無數次的失敗，科學家們對這些機器進行了詳細的科學分析，發現永動機的最初設計者違背了自然界的另壹個基本原理——能量守恒定律。
其實早在15世紀，明末清初，我國著名的思想家王夫之就有運動守恒的思想。後來西方科學家伽利略和笛卡爾也提出了運動不滅的觀點，但人類真正開始科學地認識能量守恒是在19年的20世紀40年代。
1840年，德國醫生、物理學家邁耶得出結論:如果人體內各種形式能量的輸入和支出是平衡的，那麽所有這些能量在量上壹定是守恒的。在1842中，邁耶將這壹觀點擴展到人體外部，表達了物理化學過程中能量守恒的思想。
1840年，英國物理學家焦耳通過實驗得出了電能與熱能的定量關系。在1843-1847期間，焦耳設計並進行了壹系列巧妙的實驗，測量機械功、電能、熱能之間能量轉換的全過程，首次提出了熱的力學等效的說法。他的實驗和對熱的力學等效的測量表明，自然界中的能量是不可毀滅的，熱只是能量的壹種表現形式。
1847年，德國物理學家亥姆霍茲首先用數學形式表達了孤立系統中機械能守恒，然後把能量的概念推廣到熱學、電磁學、天文學、生理學等領域，系統而嚴格地闡述了能量的各種形式，以及能量之間相互轉化和守恒的思想。
能量轉化和守恒定律正式宣告了永動機是無法制造的，並顯示了機、熱、電、磁、化學等各種運動形式之間的統壹性。它不僅是繼牛頓力學之後物理學的第二次綜合，而且為馬克思主義哲學中辯證唯物主義自然觀的建立奠定了堅實的自然科學基礎。