蒸汽機(jī)是將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械功的往復(fù)式動(dòng)力機(jī)械。原理是將水蒸氣中的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為功，由于其中的燃燒過程在熱機(jī)外部進(jìn)行，屬于熱機(jī)中的外燃機(jī)。蒸汽機(jī)的主要功能是將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，為機(jī)械提供動(dòng)力。蒸汽機(jī)主要由汽缸、底座、活塞、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、滑閥配汽機(jī)構(gòu)、調(diào)速機(jī)構(gòu)和飛輪等部分組成。

蒸汽機(jī)的出現(xiàn)曾引起了18世紀(jì)的工業(yè)革命，在工業(yè)革命中起了基本的作用。直到20世紀(jì)初，它仍然是世界上最重要的原動(dòng)機(jī)，后來才逐漸讓位于內(nèi)燃機(jī)和汽輪機(jī)等。蒸汽機(jī)需要一個(gè)使水沸騰產(chǎn)生高壓蒸汽的鍋爐(在該演示實(shí)驗(yàn)中使用空氣壓縮機(jī)替代高壓蒸汽鍋爐)，這個(gè)鍋爐可以使用木頭、煤、石油或天然氣甚至垃圾作為熱源。蒸汽膨脹推動(dòng)活塞做功。早期的蒸汽機(jī)使用蒸汽凝結(jié)時(shí)產(chǎn)生的真空來做功，后來的則使用蒸汽膨脹來做功。

以下是蒸汽機(jī)的工作原理：

蒸汽推動(dòng)活塞做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，活塞通過連桿、搖桿、曲柄將往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閳A周運(yùn)動(dòng)。蒸汽機(jī)中滑動(dòng)閥門由偏心輪和連桿來控制。當(dāng)活塞向右運(yùn)動(dòng)時(shí)偏心輪帶動(dòng)連桿推動(dòng)滑動(dòng)閥向左運(yùn)動(dòng)，當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到最左端時(shí)滑動(dòng)閥擋住左側(cè)進(jìn)氣口，使蒸汽不能進(jìn)入左側(cè)氣缸。當(dāng)滑動(dòng)閥向右運(yùn)動(dòng)同時(shí)滑塊下方連接排氣口，左側(cè)低溫氣體由滑動(dòng)閥下腔進(jìn)入排氣口排出?；瑒?dòng)閥運(yùn)動(dòng)到最左端后左側(cè)排氣口關(guān)閉，進(jìn)氣口打開，高溫高壓蒸汽進(jìn)入右側(cè)氣缸，推動(dòng)活塞向右運(yùn)動(dòng)，同時(shí)滑動(dòng)閥在偏心輪的帶動(dòng)下向右運(yùn)動(dòng)，打開左側(cè)排氣道。當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到最左端時(shí)，右側(cè)進(jìn)氣道關(guān)閉，左側(cè)排氣口打開……如此往復(fù)，蒸汽不斷推動(dòng)活塞帶動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，蒸汽的內(nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)轱w輪的動(dòng)能對外做功，用皮帶將機(jī)械與外邊的皮帶輪鏈接，就能利用蒸汽機(jī)實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)。

蒸汽機(jī)的出現(xiàn)和改進(jìn)促進(jìn)了社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，但同時(shí)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展反過來又向蒸汽機(jī)提出了更高的要求，如要求蒸汽機(jī)功率大、效率高、重量輕、尺寸小等。盡管人們對蒸汽機(jī)作過許多改進(jìn)，不斷擴(kuò)大它的使用范圍和改善它的性能，但是隨著汽輪機(jī)和內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展，蒸汽機(jī)因存在不可克服的弱點(diǎn)而逐漸衰落。

蒸汽機(jī)的弱點(diǎn)是：

離不開鍋爐，整個(gè)裝置既笨重又龐大；新蒸汽的壓力和溫度不能過高，排氣壓力不能過低，熱效率難以提高；它是一種往復(fù)式機(jī)器，慣性力限制了轉(zhuǎn)速的提高；工作過程是不連續(xù)的，蒸汽的流量受到限制，也就限制了功率的提高。

蒸汽機(jī)的出現(xiàn)，推動(dòng)了社會的發(fā)展，將人類帶入機(jī)械化時(shí)代，雖然現(xiàn)在已經(jīng)被淘汰，但是蒸汽機(jī)上面的很多零件如氣缸、活塞、飛輪、閥門和密封件等構(gòu)成了現(xiàn)代機(jī)械的基本組件，因此，蒸汽機(jī)的出現(xiàn)具有劃時(shí)代的意義。