1698年,汤姆斯·萨威利获得了用蒸汽机抽水的专利权。1712年英国人汤姆斯·纽可门获得了稍加改进的蒸汽机的专利权。纽可门蒸汽机效率非常低,只能用于煤矿排水。瓦特的小店开业5年后,在朋友罗宾逊教授的引导下,瓦特开始了对蒸汽机的实验。
直到此时人们对瓦特发明蒸汽机依旧有误解,瓦特还从未亲眼见过一台可以运转的蒸汽机,但是他开始建造自己的蒸汽机模型。初步的实验失败了,但是他坚持继续实验并且阅读了所有他能找到的有关蒸汽机的材料,独立地发现了潜热的重要性。
二、瓦特改良蒸汽机过程
1763年,瓦特得知格拉斯哥大学有一台纽科门蒸汽机,但是正在伦敦修理,他请求学校取回了这台蒸汽机并亲自进行了修理。修理后这台蒸汽机勉强可以工作,但是效率很低。经过大量实验,瓦特发现效率低的原因是由于活塞每推动一次,气缸里的蒸汽都要先冷凝,然后再加热进行下一次推动,从而使得蒸汽80%的热量都耗费在维持气缸的温度上面。