第一部活塞式蒸汽机是法国物理学家迪尼斯·帕潘（1647—1714）于1690年在德国设计发明的。当时英国绵纺织业迅速发展，而以水作为动力使得工厂的生产受气候、季节以及地点限制，阻碍了生产扩大。因此，摆在这场工业革命面前的一个急待解决的问题是能否找到一种新的动力来代替水力。1690年，帕潘在《莱比锡译丛》上发表了他在莱布尼兹的启发下提出的有关蒸汽机的设计思想。这种蒸汽机仅有汽缸和活塞两大部件。汽缸是由一个竖直管子构成，它实质上兼容了锅炉、汽缸及冷凝器三项功能，活塞与一连杆相结。操作者从外部加热，使汽缸内的水变成水蒸汽，驱动活塞向上运动至汽缸顶部，然后移去热源，让水蒸汽冷却，使汽缸内形成部分真空，再利用大气的压力使活塞向下运动，活塞连杆与外部杠杆相结产生动力效果。由于活塞的上下往复运动，就将热能逐步地转化为机械能，并对外做功。帕潘的设计思想是成功的，他第一个指出了蒸汽机工作原理，且说明了和用压力差可以作功。帕潘认为，利用他的蒸汽机可以解决当时英国各矿山遇到的矿山排水问题，他甚至提出这种蒸汽机可以驱动船只。由于缺少精密的加工工具，无法制造出这种锅炉、汽缸及冷凝器兼容的设备。帕潘的活塞式蒸汽机的工作原理却为实用蒸汽机的产生开辟了道路。
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