Щоб створювати машини, що працюють на нього, людина мала шукати енергію, що існує в природі. Коли ми кип'ятимо воду, вона перетворюється на газ, який називається парою. Ця пара прагне вирватися назовні, змітаючи все на своєму шляху. У паровому двигуні і використовується ця властивість пари, щоб він виконував роботу недаремно.
Коли ми спостерігаємо за киплячим чайником, ми бачимо, що пара поширюється, тільки-но залишивши чайник. Якщо ми заткнемо носик чайника пробкою, а потім щільно закриємо кришку, то пробка вилетить. Паровий двигун нагадує чайник із кришкою, яка піднімається та опускається, залишаючись на місці. У паровому двигуні ця кришка зветься «поршень».
Багато хто намагався створити паровий двигун, але не міг вирішити певних проблем. У деяких випадках пара знаходилася під занадто високим тиском, щоб виконувати роботу. Це вело до того, що казани вибухали. В інших випадках доводилося постійно нагрівати воду, а на це йшло занадто багато вугілля.
Нарешті Джеймс Уатт винайшов паровий двигун, в якому сила пари, що виділяється, подавалася безпосередньо на поршень під час його ходу, і здійснювалася робота. У його двигуні поршень піднімався на три фути в циліндрі під тиском пари. Потім під дією сили тяжіння поршневий стрижень опускався у вихідне положення. Це називається двигун односторонньої дії. Якщо пара постійно проникає в циліндр під час руху поршня, це потребує його великої кількості. У сучасних двигунах лише невелика кількість пари надходить у циліндр. І витрати пари невеликі.
Пізніше Уатт винайшов додаткову частину двигуна – конденсатор. Це була порожня ємність, пов'язана з циліндром трубами та клапанами. Пара надходила до неї, конденсувалася знову у воду, щоб вона знову перетворилася потім на пару.
І третє вдосконалення, впроваджене Уаттом, зводиться до того, що він знайшов спосіб для руху поршня таким чином, щоб пара штовхала його в той і інший бік. Якщо не вдаватися до тяжкості при опусканні поршня, а натискати на нього, то буде здійснюватися робота, що проводиться парою. У цьому випадку поршень виконуватиме роботу, рухаючись і вгору, і вниз. Це називається двигуном подвійної дії. Поршень парового двигуна може бути з'єднаний з насосом, важелем, колесом та змусить механізми рухатися.