Bár már a Kr. e. I. századból ismerünk olyan szerkezeteket, amelyek a gőz energiáját hasznosították, a ma ismert gőzgépek elődjét 1769-ben szabadalmaztatta James Watt skót feltaláló és mérnök, amelyet aztán 1782-ben tökéletesített. Ő már olyan megoldásokat használt a gőzgépén, amelyekben a későbbi fejlesztések már nem hoztak alapvető újdonságokat, a további újítások leginkább csak Watt megoldásainak finomításából álltak.
            A Watt-féle gőzgép két alapvető újítása a korábbi gőzgépekhez képest abban állt, hogy az előállított gőzt elvezette és külön térben (az ún. kondenzátorban) lehűtötte, illetve a gőzt felváltva vezette a dugattyú egyik, majd a másik oldalára. A gőzgép fordulatszám szabályozására felhasználta a - malomiparban korábban már használt- ún. centrifugál-szabályozót (regulátor).
            A gőzgépek alapvető része a kazán, amelyből a kezdetleges gőzgépekben a forró gázok a tűzszekrényből (égéstérből) perforált lemezfalakat összekötő csöveken keresztül áramlanak a füstszekrénybe, majd a kéménybe. A kazánt vízszintesen vagy függőlegesen helyezték el. A függőleges elrendezést egyes hajóknál, lakóházak fűtésére szolgáló kazánoknál használták, míg a gőzmozdonyok és az első gőzhajók vízszintes elrendezésű kazánt használtak. Az ilyen gépek hosszú kéménnyel voltak ellátva, amelyre a megfelelő huzat miatt volt szükség, mivel nem rendelkeztek aláfúvó vagy elszívó ventillátorral.
            Az egyszerűbb kazánokban a víz áramlását – szivattyú hiányában – a különböző hőmérsékletű folyadékrészek közötti sűrűségkülönbség okozza. Mivel az alkalmazott – atmoszférikushoz közeli – gőznyomás kicsi volt, így az ilyen korai gépek működése biztonságos volt, de ugyanakkor csak kis hatásfokot tudtak vele elérni. Az atomszférikus gépek teljesítményét behatárolta a levegő nyomása, a dugattyú elmozdulása, az égés és gőzképződés viszonyai, és a kondenzátor kapacitása.

            A keletkezett vízgőz az előtérbe jut, amelyet egy excenter segítségével mozgatott tolóka váltakozva a dugattyúnak hol az egyik, hol a másik oldalára vezeti. A henger és a dugattyú közé beépített tömítés gondoskodik arról, hogy a gőz ki ne szökjék a dugattyú mellett. A kitáguló gőz erőt fejt ki a dugattyúra, majd a munkavégzés után az ún. fáradt gőz a tolóka alatt távozik a gőzhengerből. A kiáramló gőzt vagy lecsapatják a kondenzátorban és visszaszivattyúzzák a kazán tartályába, vagy – kondenzátor hiányában- a kiömlő gőz atmoszférikus nyomáson a szabadba távozik. A tolóka váltakozó mozgása miatt a dugattyú a rezgésekhez hasonló periodikus mozgásba jön. Ezt a mozgást a dugattyúrúdhoz csatlakozó hajtókarral és a tengelyhez erősített forgatókarral csuklókapcsolás segítségével alakítják körmozgássá. A tengelyre szerelt nagy tömegű lendítőkerék tehetetlenségénél fogva egyrészt egyenletesebbé teszi a gép járását, másrészt átsegíti a holtpontokon, amikor a hajtókar és a forgatókar egy egyenesbe esnek, s így a forgatónyomaték zérus.

            A szertárban található két gőzgép egyszerűen mutatja be a gőzgép működését. A korábbi gőzgép 1894-ben került az iskolánkba, s a tömítések bizony már megsínylették az elmúlt 114 évet, de a gép még a mai napig működik! A kazánt gázégővel szoktuk fűteni, s az égéstermékek a kazán tetején elhelyezett magas kéményen tudnak távozni. A kazán oldalán egy függőleges üvegcső (az ún. vízmutató) segítségével – a közlekedőedények elve alapján- követhetjük nyomon a tartályban levő víz szintjét, míg a tartály tetején egy – a Papin-fazéknál látott- túlnyomás elleni biztosító szelep található. A gőzhenger tetején található egy Watt-féle regulátor, amelynek az egyik oldaláról már letörött a lengőrúd. Beindításkor – az előbb említett tömítési gondok miatt- egy kicsit kézzel rá kell segíteni, de aztán a kerék folyamatos forgásba jön, amellyel akár más kereket is forgatni tudunk.

            A „fiatalabb” gőzgépet az iskola egykori diákja Lóky Pál gépészmérnök készítette, s adományozta a szertárnak az 1897-ben. A gép a kilencvenes évek közepén került felújításra, ekkor visszakapta eredeti színeit: a kazán fekete, a fa, illetve fa burkolattal ellátott részek zöld, míg a mozgó alkatrészek piros színt kaptak.

            A gép gőzkazánja egy vasból készült erős, zárt henger, amelyet a tartály alatt elhelyezett kis tálkába töltött szesz segítségével tudunk fűteni. A kazán oldalán vízmutató, míg a tetején töltőnyílás, biztosító szelep és egy mutatós manométer található. Az előállított gőz egy csappal elzárható sárgaréz csövön keresztül kerül az előcsarnokba, ahonnan két nyílás vezet a gőzhengerbe, amelyeken át a gőz a dugattyú egyik, illetve másik oldalára tud jutni. A két nyílás között van egy harmadik is, amely a szabadba vezet, s így ezen keresztül - egy gumicső segítségével- a lecsapódott gőzt elvezethetjük. E három nyílás fölött az előcsarnokban egy sapka, az ún. kormányzat vagy tolattyú mozog, amely felváltva elfedi a két szélső nyílást, miközben a szabadba vezető nyílást végig szabadon hagyja. Ennek a készüléknek az a szerepe, hogy a gőzt felváltva vezesse a dugattyú egyik, illetve másik oldalára, miközben a fáradt gőz a középső nyíláson át a szabadba távozhasson. Ahhoz, hogy gép működése egyenletes legyen, a gőzhengerbe beáramló gőz mennyiségét szabályozni kell, amelyet itt is egy Watt-féle fordulatszám szabályozó segítségével oldottak meg. A gőz által ide-oda mozgatott dugattyú vízszintes mozgása egy csukló összeköttetés segítségével forgó mozgásra alakul át. A dugattyú rúdja egy ún. himbálónak a segítségével forgat egy tengelyt, amelyen az ún. lendítő kerék van elhelyezve. A lendítő kerék nagy tömegénél (s így nagy tehetetlenségi nyomatékánál) fogva segíti az egyenletes mozgást és átsegíti a kereket a forgási holtpontokon.

            A 18. század végén a gőzgépnek több alkalmazása elterjedt. Már 1769-ben bemutatta Nicolas-Joseph Cugnot francia tüzértiszt és feltaláló az első működőképes, önjáró, gőzzel hajtott járművet, a gőzkocsit (akkori nevén lokomobilt). Amíg azonban ez a gép nem terjedt el sikeres szállítóeszközként, nagyon hasznosnak bizonyultak azok a gépek, amelyeket a mezőgazdasági munkák elvégzésére készítettek (pl. cséplőgépek, széna bálázók, gőzekék). A későbbiekben a közlekedésben is elterjedtek a gőzhajtású masinák. Az első gőzmozdonyt 1804-ben Richard Trevithick angol feltaláló készítette, de az ipar végül a George Stephenson által 1814-ben épített mozdony mellett döntött. A gőzmozdony tette lehetővé a közlekedés forradalmát a szárazföldön, míg a tengeren a vitorlás hajózás korszakának a gőzhajók vetettek véget. Robert Fulton amerikai mérnök már 1807-ben elkészítette első gőzhajóját, s a hajók hajtását egészen a II. világháborúig túlnyomórészt gőzgépek végezték, ahol a kis sebesség nem jelentett hátrányt. A későbbiekben a hadihajóknál és a gyorsjárású óceánjáró személyszállító hajóknál a gőzgépet legyőzte a nagy fordulatszámú gőzturbina hajtás.
            Magyarországon is hamar elterjedtek a gőzgépek, 1830-ban már gőzhajó érkezett Bécsből Pestre a Dunán, míg 1846-ban már gőzvasút működött Pest és Vác között. A magyar iparban az első gőzgépet egy gőzmalomban alkalmazták 1836-ban.