Чтобы создавать машины, работающие на него, человек должен был искать энергию, существующую в природе. Когда мы кипятим воду, она превращается в газ, который называется паром. Этот пар стремится вырваться наружу, сметая все на своем пути. В паровом двигателе и используется это свойство пара, чтобы он совершал работу не даром.

Когда мы наблюдаем за кипящим чайником, мы видим, что пар распространяется, едва покинув чайник. Если мы заткнем носик чайника пробкой, а потом плотно закроем крышку, то пробка вылетит. Паровой двигатель напоминает чайник с крышкой, которая поднимается и опускается, оставаясь на месте. В паровом двигателе эта крышка носит название «поршень». Многие пытались создать паровой двигатель, но не могли разрешить определенные проблемы. В некоторых случаях пар находился под слишком высоким давлением, чтобы совершать работу. Это вело к тому, что котлы взрывались. В других случаях приходилось воду постоянно нагревать, а на это уходило слишком много угля.

Наконец Джеймс Уатт изобрел паровой двигатель, в котором сила выделяющегося пара подавалась непосредственно на поршень во время его хода, и совершалась работа. В его двигателе поршень поднимался на три фута в цилиндре под давлением пара. Затем под действием силы тяжести поршневой стержень опускался в исходное положение. Это называется двигатель одностороннего действия. Если пар постоянно проникает в цилиндр во время движения поршня, это требует его большого количества. В современных двигателях только небольшое количество пара поступает в цилиндр. И затраты пара невелики.

Позже Уатт изобрел дополнительную часть двигателя — конденсатор. Это была полая емкость, связанная с цилиндром трубами и клапанами. Пар поступал в нее, конденсировался снова в воду, чтобы она снова превратилась потом в пар.

И третье усовершенствование, внедренное Уаттом, сводится к тому, что он нашел способ для движения поршня таким образом, чтобы пар толкал его в ту и другую сторону. Если не прибегать к силе тяжести при опускании поршня, а надавливать на него, то будет совершаться работа, производимая паром. В этом случае поршень будет совершать работу, двигаясь и вверх, и вниз. Это называется двигателем двойного действия. Поршень парового двигателя может быть соединен с насосом, рычагом, колесом и заставит механизмы двигаться.