Phần lớn sự kháng cự ban đầu đối với các khám phá của Joule xuất phát từ sự phụ thuộc vào các phép đo cực kỳ chính xác. Ông tuyên bố để có thể đo nhiệt độ trong phạm vi 1⁄200 độ Fahrenheit (3 mK). Độ chính xác như vậy chắc chắn là không phổ biến trong vật lý thực nghiệm đương đại, nhưng những người nghi ngờ ônga có thể đã bỏ qua kinh nghiệm của ông trong nghệ thuật sản xuất bia và tiếp cận với các công nghệ thực tế của nó.[12] Ông cũng được hỗ trợ bởi nhà sản xuất dụng cụ khoa học John Benjamin Dancer. Các thí nghiệm của Joule đã bổ sung cho công trình lý thuyết của Rudolf Clausius, người được một số người coi là đồng tác giả của khái niệm năng lượng.

Joule đã đề xuất một lý thuyết động học về nhiệt (ông tin rằng nó là một dạng quay, chứ không phải là động năng, động học), và điều này đòi hỏi một bước nhảy vọt về mặt khái niệm: nếu nhiệt là một dạng chuyển động phân tử, tại sao không chuyển động các phân tử dần dần chết đi? Ý tưởng của Joule yêu cầu người ta tin rằng sự va chạm của các phân tử là hoàn toàn đàn hồi. Chúng ta cũng nên nhớ rằng sự tồn tại của các nguyên tử và phân tử chưa được chấp nhận rộng rãi trong vòng 50 năm sau Joule.

Mặc dù ngày nay có thể khó hiểu được sức hấp dẫn của lý thuyết calo, nhưng tại thời điểm đó nó dường như có một số lợi thế rõ ràng. Lý thuyết thành công về động cơ nhiệt của Carnot cũng dựa trên giả định nhiệt lượng, và chỉ sau đó, Lord Kelvin đã chứng minh rằng toán học của Carnot có giá trị như nhau mà không cần sử dụng chất lỏng calo.

Tuy nhiên, ở Đức, Hermann Helmholtz nhận thức được cả công việc của Joule và tác phẩm tương tự năm 1842 của Julius Robert von Mayer. Mặc dù cả hai người đã bị lãng quên kể từ các ấn phẩm tương ứng của họ, tuyên bố dứt khoát năm 1847 của Helmholtz về việc bảo tồn năng lượng đã ghi nhận khám phá của cả hai.

Cũng trong năm 1847, một bài thuyết trình khác của Joule tại Hiệp hội Anh ở Oxford có sự tham dự của George Gabriel Stokes, Michael Faraday, và William Thomson, người sớm phát triển, sau này trở thành Lord Kelvin, người vừa được bổ nhiệm làm giáo sư triết học tự nhiên tại Đại học của Glasgow. Stokes "có khuynh hướng trở thành một Joulite" và Faraday "rất ấn tượng với nó" mặc dù ông có những nghi ngờ. Thomson tò mò nhưng hoài nghi.

Không ngờ, Thomson và Joule đã gặp nhau vào cuối năm đó tại Chamonix. Joule kết hôn với Amelia Grimes vào ngày 18 tháng 8 và cặp đôi đi hưởng tuần trăng mật. Mặc dù nhiệt tình trong hôn nhân, Joule và Thomson đã sắp xếp thử một vài ngày sau đó để đo chênh lệch nhiệt độ giữa đỉnh và đáy thác Cascade de Sallanches, mặc dù điều này sau đó đã tỏ ra không thực tế.

Mặc dù Thomson cảm thấy rằng kết quả của Joule yêu cầu giải thích lý thuyết, ông chuyển sang bảo vệ tinh thần của trường Carnot-Clapeyron. Trong ghi chép về nhiệt độ tuyệt đối năm 1848 của mình, Thomson đã viết rằng "việc chuyển đổi nhiệt (hoặc nhiệt lượng) thành hiệu ứng cơ học có lẽ là không thể, chắc chắn chưa được khám phá" [13] [14] - nhưng một chú thích báo hiệu sự nghi ngờ đầu tiên của ông về lý thuyết nhiệt lượng, đề cập đến đến "những khám phá rất đáng chú ý" của Joule. Đáng ngạc nhiên, Thomson đã không gửi cho Joule một bản sao của bài báo nhưng cuối cùng khi Joule đọc nó, anh đã viết cho Thomson vào ngày 6 tháng 10, tuyên bố rằng các nghiên cứu của anh đã chứng minh sự chuyển đổi nhiệt thành công việc nhưng anh đang lên kế hoạch cho các thí nghiệm tiếp theo. Thomson trả lời vào ngày 27, tiết lộ rằng ông đang lên kế hoạch cho các thí nghiệm của riêng mình và hy vọng sẽ có một sự hòa giải giữa hai quan điểm của họ. Mặc dù Thomson không tiến hành các thí nghiệm mới, trong hai năm tiếp theo, anh ngày càng không hài lòng với lý thuyết của Carnot và bị thuyết phục bởi Joule. Trong bài viết năm 1851 của mình, Thomson sẵn sàng không đi xa hơn một thỏa hiệp và tuyên bố "toàn bộ lý thuyết về động lực của nhiệt được thiết lập dựa trên   hai   các mệnh đề, tương ứng với Joule, và Carnot và Clausius ".

Ngay khi Joule đọc bài báo, ông đã viết cho Thomson với những bình luận và câu hỏi của mình. Do đó, bắt đầu một sự hợp tác, mặc dù phần lớn mang tính sử thi, giữa hai người, Joule tiến hành thí nghiệm, Thomson phân tích kết quả và đề xuất các thí nghiệm tiếp theo. Sự hợp tác kéo dài từ năm 1852 đến 1856, những khám phá của nó bao gồm hiệu ứng Joule-Thomson và kết quả được công bố đã mang lại nhiều sự chấp nhận chung cho công việc của Joule và lý thuyết động học.