走到机械实验楼前，王全抬起头来看了一眼，只见这是一栋大约有三层楼高的建筑物。但是走进大楼内，里面事实上是一层很高的单层仓库式建筑，四周一圈有悬空在二层的一圈走廊，走廊靠外面的方向有一间间房间，走廊靠内圈是栏杆。

    中间是三层楼高的中庭，中庭内一大群人正在忙碌着工作，“铿锵”的打铁声和“嗞嗞嗞”的砂轮摩擦声不绝于耳，各种金属器械的碰撞声不绝于耳。

    工匠们在科技人员的指挥下，正在挥动铁锤打铁，还有人用手摇式砂轮机对各种零件进行加工。中庭的最中间，摆放着一口锅炉，锅炉下方燃烧着熊熊炉火，一根管子从锅炉内连接出来，只听到一阵水蒸气的声响，管子出口处不断喷出白雾，白雾喷到一个叶片轮上，叶片轮高速转动着。

    “真是神奇啊，加热水，水开了，居然能带动机械转动。”王全说道。

    赵鹏解释道：“水被加热了，就变成了水蒸气。因为同等重量的气体比液体要重许多，所以水变成水蒸气的时候，体积剧烈膨胀，这就产生了推力，由此可以推动机械运转。”

    蒸汽机的原理事实上非常简单，在后世，就算是一名小学生都懂得蒸汽机的原理。可是在这个时代，能够知道蒸汽可以转化成动力的人却不多。在场的这些科技人员，事实上都是得到了赵鹏的启发之后，才知道这一点的。

    事实上，王全、陈新元他们见到的只是一台最原始的蒸汽轮机。蒸汽轮机的原理比蒸汽机还要简单，蒸汽轮机是用高压蒸汽直接驱动汽轮机，直接把蒸汽的能量变成转动的能量。

    而蒸汽机的原理会稍微复杂一些，需要把高压蒸汽的能量首先变成来回的直线运动的能量，再通过连杆曲轴，把来回的直线运动变成圆周运动。

    蒸汽机需要气缸、连杆、曲轴、飞轮、偏心轮、凸轮、蒸汽控制阀门等各种部件组成，原理远比蒸汽轮机复杂，而蒸汽轮机只要叶片和转子就可以了，听起来十分简单。可是为何在原本的历史时空中，真正投入使用的蒸汽轮机却比蒸汽机晚诞生了近两百年。

    原本时空中，世界上第一台蒸汽机是1698年发明的，若是没有赵鹏的话，按照原本的历史进程发展，国外再过四十九年也会诞生蒸汽机；而蒸汽轮机是直到1884年，世界上才出现了第一台可以投入实用的蒸汽轮机。

    目前摆放在大明科学院机械实验室内的这台所谓的“蒸汽轮机”，事实上是根本没办法投入实用中去的，因为高压蒸汽由最简单的喷口喷出，直接推动叶片，叶片推动飞轮转动。这种最原始的蒸汽轮机，蒸汽没有在密封的环境中做功，能量不受约束，因此能量浪费严重，效率非常低。

    为了提高蒸汽的效率，赵鹏还是要求科学院的机械研究人员想办法让高压蒸汽能够在密封的环境中做功，以求让蒸汽发挥出最大的效力。

    科研人员们想到过在密封的环境下让高压蒸汽来直接推动叶片转动，可是试验失败了。在原本的时空中，科学家是根据螺旋桨的原理造出了涡轮机，这才使得蒸汽轮机取得成功。后来在1884年的时候，瑞典的卡尔·拉瓦尔造出了串联式蒸汽轮机，使得效率大幅度提高。

    以目前的科技，肯定无法造出能够投入使用的蒸汽轮机，所以赵鹏还是要求科研人员回到以活塞推动连杆的路子上来，制造蒸汽机。

    工匠们在科技人员的指导下，正把一口刚刚打造出来的气缸用水力镗床对内壁进行打磨。另外一名工匠对一口已经打造完毕的气缸内壁进行丈量，他手中拿着一副大号游标卡尺，正在量气缸内壁的直径，然后把数据给记录下来。

    根据记录下来的数据，工匠们制造一副用来铸造活塞的模具。

    赵鹏的机械实验室采用了最先进的砂模铸造法来生产蒸汽机的活塞，工匠们先是根据尺寸，制造一副木头的活塞样品，然后把事先准备好的石英砂倒入一口铁模具内，再把木制的活塞样品放入石英砂内，然后拿走样品，盖上铁模具的盖子，这就获得了砂模了。

    砂模和泥模都是一次性的模具，一旦铸造完工后，拆开模具，取出铸件，模具就毁了。但是砂模比泥模却先进了许多，因为砂模首先可以解决铸件白口化的问题，其次，砂模的制造比泥模快多了，生产效率提高了许多。

    工匠们把铸造好的砂模放在地上，然后打开高炉炉门，把灼热白亮的铁水倒入了砂模内。放置一段时间后，模具缓缓冷却。等到模具冷却后，工匠们打开了模具，就铸造成活塞了。

    铸造成的活塞被工匠们用砂轮机进行打磨，磨得银光闪闪的，接触面就像是镜子一样光滑。随后他们把活塞放置入气缸里面，这时候，才发现活塞和气缸还是有一点误差，活塞还是比气缸内壁会略大一点点，还需要继续打磨。

    铸造活塞的时候，工匠们宁可让铸造出的活塞比气缸内壁大上一点，而不愿意让活塞比气缸内壁小较多，因为大了一点，可以通过打磨让活塞和气缸配套；若是气缸做的小了，那就很难办了。

    气缸盖、连杆、曲轴、飞轮、凸轮、偏心轮、滑阀杆、螺丝、螺母等各种大小配件也被工匠们铸造出来。随后工匠们在科技人员的指导下，把这些零件给装配起来。

    装配好的蒸汽机使用金属蒸汽管道同一台高压锅炉连接在一起，随后工人们往锅炉内注水，等到水到了水位线，工人们关闭阀门，点燃了高压锅炉下方炉室内的煤炭。

    随着手摇式鼓风机不断地把新鲜空气送入炉室内，炉室内的煤炭熊熊燃烧，开始加热高压锅炉内的水。过了大约二十分钟，高压锅炉内的水开了，控制阀门发出一阵高压蒸汽挤压阀门的声响。就在这个时候，一名工人打开了控制阀门。

    只听到一声高压蒸汽冲破阀门的声音，蒸汽冲入了气缸内，蒸汽机的活塞缓缓动了一下，连杆带动飞轮，转动了半圈。可是也就只转动了半圈，蒸汽机就停了下来，阀门处不断冒出白色的气体，发出一阵高压蒸汽摩擦阀门的声响。

    “滑动阀门没有设计到位，只能单向供入蒸汽，导致蒸汽机的气缸活塞无法做往复运动。”赵鹏听着阀门的声响，说道。

    工人们立即关闭炉室，让里面的炉火逐渐熄灭。与此同时，一名工人关闭了阀门。

    机械科学家们耗时一个多月完成的第一台蒸汽机试验失败了，蒸汽机只转动半圈就不动了，于是科学家和工人们把蒸汽机又给拆开了，重新进行研究。