La macchina a vapore di Newcomen, sviluppata appunto da Thomas Newcomen, è la prima applicazione del vapore ad un processo industriale. 

Costituita sostanzialmente da una pompa a pistone, azionata da un motore a vapore a condensazione interna, essa fu protagonista della prima rivoluzione industriale, in quanto primo esempio di applicazione dell'energia trasmissibile con il vapore, ovvero della trasformazione di energia chimica (data dalla ossidazione combustiva del carbonio con ossigeno) in energia meccanica (espressa in lavoro di sollevamento). (Wikipedia).

La  macchina di Newcomen fu poi perfezionata da James Watt, che ideò e mise a punto il condensatore esterno, consentendo così sia lo sfruttamento della pressione del vapore, normalmente superiore a quella atmosferica, sia il funzionamento del cilindro su entrambi i lati (sfruttando il distributore di sua invenzione). James Watt, pertanto, apportò dei perfezionamenti fondamentali alla macchina di Newcomen per migliorare il rendimento e la costruzione meccanica delle macchine a vapore.
Dopo uno studio certosino e approfondito, Watt capì che il modello di Newcomen consumava più vapore di quello che la caldaia produceva, e comprese  che l'enorme consumo era dovuto al continuo raffreddamento del cilindro. Nel 1769, chiese e ottenne il brevetto per "un nuovo metodo per diminuire il consumo di vapore e combustibile nelle macchine a vapore".

Nel 1782, Watt trasformò la sua macchina in una a doppio effetto. Nelle macchine a vapore a doppio effetto, è stata eliminata la corsa passiva, essendo il pistone spinto in entrambe le direzioni. A parità di cilindrata, quindi, si ottiene doppia potenza.
Per risparmiare ulteriore carbone il vapore poteva essere immesso solo per una frazione della corsa del pistone.
La macchina a doppio effetto è più complicata, ma indispensabile per lo sviluppo delle ferrovie che avevano bisogno di motori potenti, leggeri e poco ingombranti.

Nel 1787, per rendere costante la velocità delle macchine, Watt adottò il regolatore centrifugo (già usato in precedenza nei mulini a vento), che adesso porta il suo nome.

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