把水加热到沸点，它就从液体变成气体或水蒸气，我们称之为蒸汽。当水变成蒸汽时，其体积增加约1600倍，膨胀充满能量。

发动机是一种将能量转化为机械力或运动的机器，可以转动活塞和车轮。发动机的用途是提供动力，蒸汽机利用蒸汽的能量提供机械动力。

蒸汽机是最早成功发明的发动机，是工业革命的推动力。它们被用来为第一批火车、轮船、工厂甚至汽车提供动力。虽然蒸汽机在过去确实很重要，但它们现在也有了一个新的未来，可以为我们提供地热能源。

蒸汽机的工作原理

为了理解一个基本的蒸汽机，让我们以一个旧蒸汽机车（如图所示）中的蒸汽机为例。机车中蒸汽机的基本部件是锅炉、滑阀、汽缸、储汽器、活塞和驱动轮。

在锅炉里，会有一个燃烧室，在那里可以铲煤。煤将保持在非常高的温度下燃烧，并用于加热锅炉，使水沸腾，产生高压蒸汽。高压蒸汽膨胀并通过蒸汽管道进入蒸汽蓄水池离开锅炉。然后，蒸汽由滑阀控制进入气缸，推动活塞。推动活塞的蒸汽能量的压力使驱动轮旋转一圈，为机车创造运动。

蒸汽机的历史

几个世纪以来，人类一直意识到蒸汽的力量。希腊工程师，亚历山大港的英雄（大约公元100年），用蒸汽进行试验，发明了第一台但非常粗糙的蒸汽机aeolipile。aeolipile是一个安装在沸水壶顶部的金属球体。蒸汽通过管道进入球体。球体两侧的两个L形管释放蒸汽，蒸汽对球体产生推力，使球体旋转。然而，英雄从未意识到风电堆的潜力，几个世纪过去了，才发明出实用的蒸汽机。

1698年，英国工程师托马斯·萨弗里为第一台原油蒸汽机申请了专利。萨弗里用他的发明从煤矿里抽水。1712年，英国工程师兼铁匠托马斯·纽科门发明了常压蒸汽机。纽科门蒸汽机的目的也是为了清除矿井中的水。1765年，苏格兰工程师詹姆斯·瓦特开始研究托马斯·纽科门的蒸汽机，并发明了一种改进型。瓦特的发动机是第一个有旋转运动的。詹姆斯·瓦特的设计是成功的，蒸汽机的使用变得广泛。

蒸汽机对运输史产生了深远的影响。到了18世纪末，发明家们意识到蒸汽机可以为船只提供动力，乔治·斯蒂芬森发明了第一艘商业上成功的蒸汽船。1900年后，汽油和柴油内燃机开始取代蒸汽活塞发动机。然而，蒸汽机在过去二十年中又重新出现了。

今天的蒸汽机

知道95%的核电站使用蒸汽机发电可能会令人惊讶。是的，核电站中的放射性燃料棒就像蒸汽机车中的煤一样被用来烧水和产生蒸汽能。然而，乏放射性燃料棒的处置、核电厂易受地震影响以及其他问题使公众和环境面临巨大风险。

地热发电是利用地球熔融核心散发的热量产生的蒸汽发电。地热发电厂是相对绿色的技术。挪威/冰岛地热发电设备制造商Kaldara Green Energy一直是该领域的主要创新者。

太阳能热电厂也可以使用蒸汽轮机发电。