蒸汽時代的曙光
1698年，英國的軍事工程師薩弗裏發明了一個使用蒸汽為礦井抽水的機器，並登記了專利。這種機器可以抽出地下10米深的水，當時被稱為“礦工的友人”。這種“用火抽水的機器”，是實際用於工業生產中的第一部蒸汽機。這種機器沒有活塞，它的原理是通過蒸汽冷凝產生真空的辦法取得動力。盡管這種機器在理論上是成熟的，但有許多技術上的問題還不能被解決，因此缺點很多。不僅容易爆炸，汽缸經常破裂，而且效率也很低。
與薩弗裏同時代的惠更斯與波義耳兩位科學大師的學生巴本也在研究蒸汽機，巴本曾經從惠更斯那裏學到了和火炮原理一樣的利用火藥爆炸做動力，推動活塞運動的理論，後來他把火藥換成蒸汽來研究蒸汽機。雖然巴本研製的蒸汽機不能使用，但它卻是氣壓蒸汽機的原型。
一晃又過去了十幾年，一位蘇格蘭鐵匠紐可門和他的徒弟，接受了薩弗裏和巴本的思想，在當時優秀物理學家胡克的指導下，研製成功了水泵用的氣壓式蒸汽機，其原理是：蒸汽由鍋爐進入汽缸，推動活塞向上，經過搖杆把水泵活塞壓下去。關閉閥門後，汽缸內蒸汽冷卻，產生真空，大氣壓把活塞壓下，則水泵把水提上來。
這種蒸汽機被後人稱為蒸汽機發明史上的第一次重大突破。它實現了用蒸汽推動活塞做一上一下的直線運動，每分鍾往返12次，一次可將45．5升水提高到46．6米。由於紐可門的機器能更好地應用於礦井排水工作，因此它很快被普遍采用了。1711年，紐可門用這項發明建立了企業公司，專門生產這種蒸汽機。在英國北部，許多較深而被水淹沒的礦井，由於使用了紐可門蒸汽機，擺脫了瀕臨絕境之危。1712年，全英國的煤礦和金屬礦，都裝置了這種機器。
但是，紐可門的機器並不那樣完善。它的耗煤量很大，效率很低（最初熱效率不到1％），還不能作為其他工業的動力使用，隻能用在礦山水泵上。盡管如此，把熱能轉化為機械能在采礦生產上的成功，為後來的蒸汽機發展奠定了基礎。因此，人們認為，熱機的發展史，是從紐可門那裏正式開始的。
1768年，英國發明家瓦特，對紐可門蒸汽機做出了曆史性的改進，從而發明了近代蒸汽機。由於他後來大大提高了蒸汽機的熱效率，並在這方麵做出許多重要貢獻，因而被人們譽為蒸汽機的發明人。瓦特的發明是技術發展史上的一個裏程碑，它宣告了人類從此便從石器時代，經過鐵器時代，而進入“蒸汽時代”！
瓦特的偉大功勞
瓦特於1736年生於英國造船業中心格拉斯哥附近的格林諾克鎮。父親是位造船木工，祖父、叔叔也都是機械工人，工人世家這一特定的家庭環境，使瓦特從小就受到機械製造知識的熏陶。他家境貧寒，沒有上過一天學，無法受到係統的學校教育。但瓦特本人是一位勤於實踐，善於用心思考問題的青年，他的知識和技能都是在社會這個大課堂上學到的。
瓦特的父親十分崇拜牛頓，在家裏掛著牛頓的畫像，這使瓦特從小就萌生找機會接受高等教育，做個像牛頓那樣的人的願望。瓦特18歲開始當學徒工，學習修理機械儀器，之後又到倫敦的一家修表店學習修理和安裝手表，後來他又回到格拉斯哥，在格拉斯哥大學擔任修理教學儀器的工作。
1763年，正是瓦特到格拉斯哥大學擔任機械技師的第6個年頭。這年，格拉斯哥大學從倫敦買回一台紐可門蒸汽機供演示實驗用，但機器經常運轉不靈，瓦特受安塔遜教授的委托，修理這部氣壓蒸汽機。在接觸紐可門蒸汽機之前，瓦特對有關蒸汽機的知識知道的並不多，隻是在兩年前，他曾用巴本研製的蒸汽鍋爐協助布萊克教授進行過高壓蒸汽實驗。當紐可門蒸汽機運到實驗室後，好奇心使從小就是機械迷的瓦特躍躍欲試，沒等安塔遜教授吩咐，他就立即著手拆裝和修理它了，半個多月來，蒸汽機迷住了瓦特，使他達到廢寢忘食的地步。
瓦特耐著性子，費了九牛二虎之力，總算將它修好了，但一試車，機器動作非常緩慢。瓦特不禁沉思起來。他想，是什麼緣故使它動作如此緩慢呢？能不能讓它動作快一些、利索些呢？他帶著許多疑問，把機器拆開，又裝好，認真觀察，反複研究，終於找出這一機器的兩大缺點：一是活塞動作不連續而且慢；二是蒸汽浪費太大。這種蒸汽機的蒸汽是在汽缸中冷卻的，活塞每上下運動一次，汽缸就要冷卻一回，因此，大量熱能被用來加熱汽缸而白白浪費了，這是造成蒸汽機熱效率低的主要原因。同時，蒸汽機冷卻後溫度仍較高，真空度不好，也影響了機器的效能。