A lui si deve la scoperta del calore latente, del calore specifico e dell'anidride carbonica. È stato professore di medicina all'Università di Glasgow. Ha condotto esperimenti sul vapore assieme a James Watt. Sono stati nominati in suo onore gli edifici di chimica all'Università di Edimburgo e all'Università di Glasgow, dov'è posto il Joseph Black Memorial, opera di Benno Schotz.
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