Primul motor cu abur, rudimentar, menționat, a fost aeolipila descrisă de Heron din Alexandria în Egiptul roman din secolul I. Ulterior, au fost experimentate sau propuse mai multe dispozitive cu abur, cum ar fi frigarea cu abur al lui Taqi al-Din, o turbină cu abur în Egiptul otoman din secolul al XVI-lea și pompa cu abur a lui Thomas Savery în Anglia secolului al XVII-lea. În 1712, motorul atmosferic al lui Thomas Newcomen a devenit primul motor care a avut succes comercial care a folosit principiul pistonului și al cilindrului, care a fost tipul fundamental de motor cu abur utilizat până la începutul secolului XX. Motorul cu abur a fost folosit pentru a pompa apa din minele de cărbune.
În timpul Revoluției industriale, motoarele cu abur au început să înlocuiască energia hidraulică și eoliană, devenind în cele din urmă sursa dominantă de energie la sfârșitul secolului al XIX-lea și rămânând astfel până în primele decenii ale secolului al XX-lea, când turbina cu abur, mai eficientă, și motorul cu ardere internă au dus la înlocuirea rapidă a motoarelor cu abur. Turbina cu abur a devenit cea mai comună metodă de acționare a generatoarelor de energie electrică. În prezent, se fac cercetări cu privire la aspectele practice ale revigorării motorului cu abur cu piston ca bază pentru noul val de tehnologie avansată a aburului.
Precursori Primele utilizări ale energiei aburului Cel mai vechi motor cu abur rudimentar cunoscut și prima turbină cu abur de tip cu reacțiune, aeolipila, este descrisă de matematicianul și inginerul Heron din Alexandria (Heron) în Egiptul roman din secolul I, așa cum este consemnat în manuscrisul său Spiritalia seu Pneumatica. Aburul ejectat tangențial de duze făcea să se rotească o bilă rotitoare. Eficiența sa termică era scăzută. Acest lucru sugerează că transformarea presiunii aburului în mișcare mecanică era cunoscută în Egiptul roman în secolul I. Heron a conceput, de asemenea, o mașină care folosea aerul încălzit la focul unui altar pentru a deplasa o cantitate de apă dintr-un vas închis. Greutatea apei era făcută să tragă o frânghie ascunsă pentru a acționa ușile templului. Unii istorici au făcut o confuzie între cele două invenții pentru a afirma, în mod incorect, că aeolipilele erau capabile de a produce lucru mecanic util.
Potrivit lui William de Malmesbury, în 1125, la Reims se afla o biserică care avea o orgă acționată de aerul care scăpa din compresie "prin apă încălzită", aparent proiectată și construită de profesorul Gerbertus.
Printre documentele lui Leonardo da Vinci care datează de la sfârșitul secolului al XV-lea se află proiectul unui tun acționat cu abur, numit Architonnerre, care funcționează prin introducerea bruscă de apă fierbinte într-un tun etanș și încins la roșu.
O turbină rudimentară cu abur cu impact a fost descrisă în 1551 de Taqi al-Din, filosof, astronom și inginer din Egiptul otoman al secolului al XVI-lea, care a descris o metodă de rotire a unei frigări prin intermediul unui jet de abur care acționează palete din jurul periferiei unei roți rotitoare. Un dispozitiv similar de rotire a unei frigări a fost descris ulterior și de John Wilkins în 1648. Aceste dispozitive se numeau atunci "mori", dar în prezent sunt cunoscute sub numele de "frigări cu abur". O altă turbină cu abur rudimentară similară este prezentată de Giovanni Branca, un inginer italian, în 1629, pentru a roti un dispozitiv cilindric de top ancoră-balansier, care ridica și lăsa să cadă alternativ o pereche de pisălogi care lucrau în piue. Totuși, jetul de abur al acestor prime turbine cu abur nu era concentrat și cea mai mare parte a energiei sale era disipată în toate direcțiile. Acest lucru ar fi dus la o mare risipă de energie, prin urmare nu au fost niciodată luate în considerare în mod serios pentru utilizare industrială.
În 1605, matematicianul francez Florence Rivault, în tratatul său despre artilerie, a scris despre descoperirea sa că apa, dacă este închisă într-o bombă și încălzită, ar face să explodeze obuzele.
În 1606, spaniolul Jerónimo de Ayanz y Beaumont a făcut o demonstrație și a primit un brevet pentru o pompă de apă acționată cu abur. Pompa a fost folosită cu succes pentru a goli minele inundate din Guadalcanal, Spania.
Dezvoltarea motorului cu abur comercial "Descoperirile care, atunci când au fost reunite de Thomas Newcomen în 1712, au dus la apariția motorului cu abur au fost:" Conceptul de vid (adică o reducere a presiunii sub cea ambientală). Conceptul de presiune Tehnici de creare a vidului Un mijloc de generare a aburului Pistonul și cilindrul
În 1643, Evangelista Torricelli a efectuat experimente cu pompe de apă cu ridicare prin aspirație pentru a le testa limitele, care erau de aproximativ 32 de picioare (presiunea atmosferică este de 32,9 picioare sau 10,03 metri. Presiunea vaporilor de apă scade înălțimea teoretică de ridicare). El a conceput un experiment folosind un tub umplut cu mercur și răsturnat într-un bol cu mercur (un barometru) și a observat un spațiu gol deasupra coloanei de mercur, care, conform teoriei sale, nu conținea nimic, adică un vid.
Influențat de Torricelli, Otto von Guericke a inventat o pompă de vid modificând o pompă de aer utilizată pentru presurizarea unui pistol cu aer comprimat. Guericke a făcut o demonstrație în 1654 la Magdeburg, Germania, unde era primar. Două emisfere de cupru au fost montate împreună și aerul a fost pompat. Greutăți legate de emisfere nu le puteau despărți până când nu a fost deschisă supapa de aer. Experimentul a fost repetat în 1656 folosind două echipe de câte 8 cai fiecare, care nu au putut separa emisferele din Magdeburg.
Gaspar Schott a fost primul care a descris experimentul emisferelor în lucrarea sa Mechanica Hydraulico-Pneumatica (1657).
După ce a citit cartea lui Schott, Robert Boyle a construit o pompă de vid îmbunătățită și a efectuat experimente conexe.
Denis Papin a devenit interesat de utilizarea vidului pentru a genera forță motrice în timp ce lucra cu Christiaan Huygens și Gottfried Leibniz la Paris în 1663. Papin a lucrat pentru Robert Boyle între 1676 și 1679, publicând o relatare a activității sale în Continuation of New Experiments (1680) și a făcut o prezentare la Royal Society în 1689. Începând din 1690, Papin a început să experimenteze cu un piston pentru a produce energie cu ajutorul aburului, construind modele de motoare cu abur. A experimentat cu motoare cu abur atmosferici și sub presiune, publicându-și rezultatele în 1707.
În 1663, Edward Somerset, al doilea marchiz de Worcester, a publicat o carte cu 100 de invenții care descria o metodă de ridicare a apei între etaje, folosind un principiu similar cu cel al unui percolator de cafea. Sistemul său a fost primul care a separat cazanul (o țeavă de tun încălzită) de acțiunea de pompare. Apa era admisă într-un butoi armat dintr-o cisternă, iar apoi se deschidea o supapă pentru a admite aburul dintr-un cazan separat. Presiunea acumulată deasupra apei o împingea pe o țeavă. Și-a instalat dispozitivul cu abur pe peretele Marelui Turn de la Castelul Raglan pentru a furniza apă prin turn. Canelurile din perete în care a fost instalat motorul încă mai puteau fi văzute în secolul al XIX-lea. Totuși, nimeni nu era pregătit să riște bani pentru un concept atât de revoluționar, iar fără susținători mașina a rămas nedezvoltată.
Samuel Morland, un matematician și inventator care a lucrat la pompe, a lăsat note la Vauxhall Ordinance Office cu privire la un proiect de pompă cu abur pe care Thomas Savery le-a citit. În 1698, Savery a construit o pompă cu abur numită "Prietenul minerului". Aceasta folosea atât vidul, cât și presiunea. Acestea au fost folosite pentru servicii cu putere redusă timp de mai mulți ani.
Thomas Newcomen a fost un comerciant care se ocupa cu produse din fontă. Motorul lui Newcomen se baza pe proiectul pistonului și al cilindrului propus de Papin. În motorul lui Newcomen, aburul era condensat de apa pulverizată în interiorul cilindrului, ceea ce făcea ca presiunea atmosferică să miște pistonul. Primul motor al lui Newcomen a fost instalat pentru pompare într-o mină în 1712, la Castelul Dudley din Staffordshire.
Cilindri Denis Papin (22 august 1647 - c. 1712) a fost un fizician, matematician și inventator francez, cunoscut mai ales pentru invenția sa de pionierat a digestorului cu abur, precursorul oalei sub presiune. La mijlocul anilor 1670, Papin a colaborat cu fizicianul olandez Christiaan Huygens la un motor care scotea aerul dintr-un cilindru prin explozia prafului de pușcă din interiorul acestuia. Dându-și seama de caracterul incomplet al vidului produs prin acest mijloc și după ce s-a mutat în Anglia în 1680, Papin a conceput o versiune a aceluiași cilindru care obținea un vid mai complet prin fierberea apei și apoi lăsând aburul să se condenseze; în acest fel a putut ridica greutăți prin atașarea capătului pistonului la o frânghie care trecea pe un scripete. Ca model demonstrativ, sistemul a funcționat, dar pentru a repeta procesul, întregul aparat trebuia demontat și reasamblat. Papin și-a dat seama rapid că, pentru a realiza un ciclu automat, aburul ar trebui să fie generat separat într-un cazan; cu toate acestea, nu a dus proiectul mai departe. Papin a proiectat, de asemenea, o barcă cu vâsle acționată de un jet care acționa o roată cu palete, într-o combinație a concepțiilor lui Taqi al Din și Savery, și i se atribuie și o serie de dispozitive importante, cum ar fi supapa de siguranță. Anii de cercetare a lui Papin în ceea ce privește problemele legate de exploatarea aburului au jucat un rol esențial în dezvoltarea primelor motoare industriale care au avut succes, care au urmat la scurt timp după moartea sa.
Pompa cu abur Savery {main|Thomas Savery}} Primul motor cu abur care a fost aplicat industrial a fost "motorul de foc" sau "Miner's Friend", proiectat de Thomas Savery în 1698. Aceasta era o pompă cu abur fără piston, similară celei dezvoltate de Worcester. Savery a adus două contribuții cheie care au îmbunătățit considerabil caracterul practic al proiectului. În primul rând, pentru a permite ca alimentarea cu apă să fie plasată sub motor, el a folosit aburul condensat pentru a produce un vid parțial în rezervorul de pompare (butoiul din exemplul lui Worcester), folosindu-se de acesta pentru a trage apa în sus. În al doilea rând, pentru a răci rapid aburul pentru a produce vidul, a trecut apă rece peste rezervor.
Funcționarea necesita mai multe supape; când rezervorul era gol la începutul unui ciclu, se deschidea o supapă pentru a admite aburul. Supapa era închisă pentru a sigila rezervorul, iar supapa de apă de răcire era deschisă pentru a condensa aburul și a crea un vid parțial. O supapă de alimentare era deschisă, trăgând apa în sus în rezervor, iar motorul tipic putea trage apa până la 6 metri. Aceasta era închisă, iar supapa de abur era redeschisă, creând presiune asupra apei și pompând-o în sus, ca în cazul modelului Worcester. Ciclul a dublat, în esență, distanța pe care apa putea fi pompată pentru orice presiune dată a aburului, iar exemplele de producție ridicau apa la aproximativ 40 de picioare.