瓦特并不是蒸汽机的明者，在他之前，早就出现了蒸汽机，即纽科门蒸汽机，但它的耗煤量大、效率低。瓦特运用科学理论，逐渐现了这种蒸汽机的毛病所在。从1765年到179o年，他进行了一系列明，比如分离式冷凝器、汽缸外设置绝热层、用油润滑活塞、行星式齿轮、平行运动连杆机构、离心式调器、节气阀、压力计等等，使蒸汽机的效率提高到原来纽科门机的3倍多，最终明出了现代意义上的蒸汽机。

16世纪末到17世纪后期，英国的采矿业，特别是煤矿，已展到相当的规模，单靠人力、畜力已难以满足排除矿井地下水的要求，而现场又有丰富而廉价的煤作为燃料。现实的需要促使许多人，如英国的帕潘、萨弗里、纽科门等就致力于“以火力提水”的探索和试验。

最初的真空蒸汽机被用来将矿井里的水抽出来。纽科门的蒸汽机将蒸汽引入气缸后阀门被关闭，然后冷水被撒入汽缸，蒸汽凝结时造成真空。活塞另一面的空气压力推动活塞。在矿井中联结一根深入竖井的杆来驱动一个泵。蒸汽机活塞的运动通过这根杆传到泵的活塞来将水抽到井外。

第一个巨大的改善是将气缸与凝结缸通过一个阀门分开。瓦特在伯明翰明了这个改进。这个改进提高了蒸汽机的效率。下一个改进是将阀门的操作自动化。

这些早期的真空蒸汽机的效率有限，但它们比较安全，因为它们的压力比较低，在物质生损坏的情况下机器向内收缩，而不是向外爆炸。它们的效率受外部气压、气缸变形、燃烧和沸腾的效率和凝结能力的限制。理论最高效率受水在普通大气压下比较低的沸腾温度限制。使用高温高压的蒸汽为蒸汽机的效率带来了巨大的提高。但这种蒸汽机比真空蒸汽机危险得多。锅炉和机器的爆炸造成了许多大事故。安全阀在这里带来了很大的改进，在压力过高的情况下安全阀放气减压。但真正保证安全只有依靠建造、运行和维护的经验和安全规则。

帝国大学聘请的来自全世界各地的科学家很多，其中便有刚刚毕业荷兰莱顿大学的萨佛利。萨佛利是英国人，为了求学而到荷兰就读的。他是矿工家庭出身，父亲在伦敦的一家采矿公司当工头。在英国，此时已经开始使用蒸汽机了，只不过蒸汽机并没有推广开，不为世人所熟知而已。不巧的是，萨佛利小时候就见过蒸汽机，对蒸汽机比较感兴趣。因生活所迫他选择到大明来淘金。大明人在科学方面起步太晚，从万历后期才开始大规模学习西方科技，而一个简单的蒸汽机却需要很多知识来配合，工程署的技师文化水平很低，急需学习。 本章未完，请点击下一页继续阅读！ 第3页/共5页