1764年瓦特在修理纽科门蒸汽机时,精心研究了这种热机的工作原理和耗煤量大、效率低的症结。他受J.布莱克的潜热学说启示,找到了纽科门蒸汽机耗煤量大、效率低的原因,即汽缸在使气体膨胀和用水冷凝时一热一冷,损耗大量热量。瓦特于1765年发明了把冷凝过程从汽缸中分离出来的分离式冷凝器。冷凝器的发明在蒸汽机的发展中起了关键性的作用。1768年他制成了一台单动作蒸汽机(活塞单方向推动做功),这台蒸汽机还采用了汽缸外设置绝热层、用油润滑活塞等各种新措施,大大降低了蒸汽消耗量,耗煤量只有纽科门机的1/4,动作也更迅速。1776年这种机器开始在厂矿使用。1781年,他发明了行星式齿轮,将蒸汽机活塞的往运动变为旋转运动。1782年他发明了大动力的“双动作蒸汽机”并获得专利,并利用飞轮解决了蒸汽机运转的稳定性问题。1784年他发明了平行运动连杆机构,解决了双动作蒸汽机的结构问题。1788年他发明了离心式调速器和节气阀,用来自动控制蒸汽机的运转速度。1790年发明了蒸汽机配套用压力计。到此为止,瓦特完成了对蒸汽机的整套发明过程。经过他的一系列重大的发明和改进,使蒸汽机的效率提高到原来纽科门机的3倍多,而且配套齐全、性能优良、切合实用。瓦特由此博得了第一部现代蒸汽机——高效率瓦特蒸汽机的发明者称号。很快,瓦特蒸汽机在纺织、采矿、冶炼和交通运输等方面得到了广泛应用,极大地推动了英国和欧洲的第一次工业革命,使世界进入了“蒸汽时代”。瓦特对蒸汽机的发明、改进及蒸汽机的广泛应用,直接推动了热力学理论的研究和发展。
蒸汽火车也叫蒸汽机车,是利用煤为动力,以蒸汽机为核心的最初级最古老的火车。
蒸汽火车的外观和功用与如今的各种火车相差甚远,它是世界上第一代的火车,蒸汽火车通过用煤烧水,使水变成蒸汽,从而推动活塞,使火车运行。[1]
蒸汽火车曾以无比的巨力开启过人类历史上一个崭新的时代。一般蒸汽火车的速度为60千米/小时。现在已被淘汰。