Les machines à vapeur à mouvement alternatif ont été à l'origine d'énormes progrès au XIXème siècle, mais elles ont peu à peu disparu. Pour les grandes puissances, elles ont été remplacées par les turbine à vapeur (la première réalisation d'une turbine à réaction est de sir Charles Parsons en 1884), qui sont au premier rang pour l'installation des centrales électriques. La production d'électricité a également connu un essor avec l'invention du turboalternateur (dont la puissance atteint maintenant 1500  MW) par les Suisses Brown et Boveri en 1905.
1/ Démonstration d'une machine à vapeur horizontale Wilesco D20. En histoire, on a appris qu'au XIXè siècle la machine à vapeur a joué un rôle très important dans la révolution industrielle : c'était un moteur puissant et efficace qui fonctionnait à partir de l'énergie calorifique du charbon. En classe, nous avons observé un modèle réduit de machine à vapeur pour comprendre ses mécanismes.Le principe est simple : on fait chauffer de l'eau dans une chaudière, jusqu'à ébullition. La vapeur produite crée une pression qui agit sur un piston. Les mouvements du piston sont transmis à une manivelle qui fait tourner un volant monté sur l'axe du moteur. Schéma d'un moteur à vapeur à double effet, distribution par tiroir à coquille . C'est un moteur à combustion interne qui transforme l'énergie thermique de la vapeur d'eau (produite par une ou des chaudières) en énergie mécanique. Comme première source d'énergie mécanique maîtrisée par l'homme (contrairement à l'énergie de l'eau, des marées ou du vent, qui nécessitent des sites spéciaux et que l'on ne peut actionner facilement à la demande), elle a eu une importance majeure lors de la révolution industrielle. Mais au XXème siècle, la machine à vapeur a été supplantée par la turbine à vapeur, le moteur électrique et le moteur à combustion interne pour fournir de l'énergie mécanique.

C'est par le tiroir (6) que la vapeur est admise dans le cylindre (7) et agit alternativement sur chacune des faces du piston. La tige de piston actionne la bielle couplée au train de roues motrices par l'intermédiaire de la crosse articulée (5). Les roues couplées deviennent toutes motrices. Par l'intermédiaire de la contre-manivelle (2) calée à 90° de la manivelle motrice, une bielle fait osciller la coulisse (1) de distribution dans laquelle glisse la bielle de commande de tiroir (3). Couplée au levier d'avance (4)

À la pression atmosphérique, une goutte d'eau à l'état gazeux occupe un volume 1 700 fois plus grand qu'à l'état liquide ; il en résulte une force d'expansion qui a été mise à profit comme force motrice dans les techniques, l’industrie, la navigation, etc. À 100 °C, la vapeur d'eau soulève la masse d'air qui pèse sur la surface du liquide, qui équivaut à une pression de 1 bar. Sa force élastique croît rapidement avec la température .Worcester aurait construit entre 1630 et 1645 une machine à élever l'eau, une « pompe à feu » utilisant la vapeur.En France c'est Denis Papin , en 1679. Puis en 1690, en exploitant le vide créé par la condensation de la vapeur, Papin est le premier à faire mouvoir de la sorte un piston dans un cylindre. Papin s'inspire également des travaux de l'Anglais Thomas Savery qui, en 1698, a mis au point une pompe aspirante et refoulante exploitée dans l'industrie minière. 

Dans un cylindre en fonte dure, fermé , se trouve un piston en fonte garni de deux ou trois segments en fonte douce ; la tige du piston en traverse le fond dans un presse-étoupe, et est guidée par une crosse et des glissières ; la crosse du piston s'articule au pied de la bielle. La bielle est articulée, d'autre part, au maneton de la manivelle ; un volant régularise le mouvement et fait passer les points morts qui se produisent deux fois par tour, quand le piston est en fin de course.Les machines monocylindriques sont souvent placé par deux, travaillant ensemble sur un arbre-manivelle à deux coudes , ce qui permet le démarrage à toutes positions des bielles et régularise la rotation sans nécessiter de volant.

Pour permettre à la vapeur d'utilisé toute son énergie , on fait agir la vapeur dans deux ou trois cylindres, dont les diamètres vont en croissant : on obtient ainsi une détente fractionnée. Dans la machine à échappement central, la vapeur entre par le fond du cylindre et s'échappe en fin de détente par des lumières ménagées au milieu du cylindre, que découvre le piston jouant le rôle de distributeur. La vapeur parcourt donc le cylindre sans changer de direction, d'où le nom d'équicourant donné à ces machines.Dans les machines à cylindres oscillants, la bielle est supprimée par suite de l'articulation de la tige de piston avec la manivelle de l'arbre. Pour obtenir ce résultat, le cylindre est monté sur deux tourillons constituant un axe de rotation médian. Ces tourillons sont creux, et c'est par les canaux pratiqués à leur intérieur qu'ont lieu l'entrée et la sortie de la vapeur. Ces moteurs ne conviennent qu'à de petites forces. Ils ne sont pas encombrants, et leur construction est économique.
détente fractionné: C'est-à-dire que l'on a une double ou une triple expansion