尽管有一些不足，但是纽科门蒸汽引擎在当时是一项伟大的成就，这项技术诞生后独占鳌头五十余年。后来，苏格兰发明家詹姆士·瓦特（James Watt，1736～1819）对蒸汽引擎设计进行了重大革新，极大地提高了它的性能。其中某些革新可以在许多核电站中找到，只不过形式更复杂。
瓦特最重要的革新之一是增加了一个通过管道与气缸相连的独立腔室。该低温腔被称为冷凝器，它的出口由一个阀门控制。瓦特在冷凝器内部制造部分真空，这样一旦打开气缸和冷凝器之间的阀门，气缸的蒸汽就会流入冷凝器。到达冷凝器的蒸汽凝结，导致气缸的压强迅速下降。由于凝结蒸汽的冷凝器离气缸很远，所以气缸能一直维持在高温状态。这个改进大大提高了瓦特引擎的效率：锅炉产生热能的2%到3%可以转化为功，它们使用燃料的量仅仅是纽科门引擎的三分之一左右，为用户节省了大量成本。实际上，瓦特在制定引擎价格的时候，在一定程度上考虑了为用户节省的燃料费用。
第二，纽科门引擎只能“下拉”摇臂，也就是说，动力冲程是活塞的下行冲程。这从前面的插图中可以很清楚地看到：蒸汽活塞通过链子与摇臂相连，而链子无法传递推力。相比之下，瓦特把整个活塞密封在气缸内部，并发明一种办法交替向活塞上方和下方注入蒸汽。因此，瓦特引擎除了可以对摇臂施加拉力，也可以施加推力。
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