Zmienený problém vyriešil škótsky inžinier James Watt. V jeho motore vynájdenom v roku 1769 bola para prepúšťaná ku kondenzácii do samotnej komory. Tým, že valec nebol striedavo zohrievaný a ochladzovaný, tepelné straty boli relatívne malé. Wattov motor bol tiež rýchlejší, pretože do valca bolo možné púšťať viac pary hneď, akonáhle sa piest vrátil do svojej pôvodnej polohy. Toto a mnohé ďalšie zlepšenia umožnili, že Wattove motory mali širokú možnosť využitia.

Princíp práce parného stroja z fyzikálneho hľadiska:
Najstarším tepelným motorom schopným konať prácu je parný stroj. Bol príčinou významných hospodárskych a spoločenských zmien. Úsilie o zvýšenie účinnosti parného stroja a neskôr aj ďalších tepelných motorov viedlo k štúdiu dejov, pri ktorých plyn alebo para konajú prácu. Z týchto dejov má pre technickú a vedeckú prax veľký význam kruhový (cyklický) dej.
Plyn uzavretý v nádobe s pohyblivým piestom pôsobí na piest tlakovou silou F a pri zväčšovaní objemu koná prácu.
Predpokladajme najskôr, že plyn koná prácu, pričom jeho tlak p je stály; prebieha teda izobarický dej. Tlaková sila s veľkosťou F = p.S pôsobiaca na piest s obsahom S je v tomto prípade stála. Pri posunutí piesta o dĺžku s vykoná prácu W`= F s = p.S s alebo W`= p V , kde V je zmena objemu plynu. Práca vykonaná plynom pri izobarickom deji sa rovná súčtu tlaku plynu a prírastku jeho objemu.

Prácu plynu možno znázorniť v p,V diagrame, ktorý vyjadruje tlak plynu ako funkciu jeho objemu.
Zo vzťahu W` = p. V vyplýva, že práca konaná pri izobarickom deji, pri ktorom plyn prejde zo stavu A do stavu B, je znázornená obsahom obdĺžnika, ktorý leží v p,V diagrame pod izobarou AB. Preto sa tejto diagram volá pracovný diagram.
V predchádzajúcom prípade sme predpokladali, že plyn koná prácu pri stálom tlaku. Keď je tlak plynu premenný, nie je tlaková sila pôsobiaca na piest stála. Predpokladajme však, že objem plynu sa postupne zväčšuje zo začiatočného objemu V1, o také malé prírastky objemu (delta)V, že tlak plynu p1,p2,p3...pn, pri každej z týchto zmien možno považovať za stály. Keďže dej, pri ktorom sa zväčší objem plynu o veľmi malý prírastok objemu V, možno považovať zo izobarický, kde je práca vykonaná pri každom z týchto elementárnych dejov určená vzťahom W`= p V. Celková práca W` vykonaná plynom pri zväčšení objemu zo začiatočnej hodnoty V1 na konečnú hodnotu objemu V2 sa potom rovná súčtu W`= p1 V + p2 V +...+ pn. V
Prácu pri premennom tlaku možno tiež znázorniť v p,V diagrame. Práca vykonaná pri zväčšení jeho objemu je znázornená obsahom plochy, ktorá leží pod príslušným úsekom krivky p = f(V).

Práca, ktorú môže vykonať plyn uzavretý vo valci s pohyblivým piestom pri zväčšovaní objemu, má ohraničenú veľkosť, lebo objem plynu sa nemôže ustavične zväčšovať.

Tepelný stroj môže trvalo pracovať iba vtedy, ak sa plyn vždy po ukončení expanzie vráti do pôvodného stavu.
Kruhový (cyklický) dej = dej, pri ktorom je konečný stav sústavy totožný so začiatočným stavom.
Grafom, ktorý vyjadruje tlak p plynu ako funkciu jeho objemu V pri kruhovom deji, je teda vždy uzavretá krivka.
Keďže pri kruhovom deji je začiatočný stav látky totožný s konečným stavom, celková zmena vnútornej energie pracovnej látky je po ukončení jedného cyklu nulová ( U=0J). Teleso, od ktorého pracovná látka príjme počas jedného cyklu teplo Q1, nazýva sa ohrievač; teleso, ktorému látka odovzdáva teplo Q2, nazýva sa chladič.
Celková práca W`, ktorú vykoná pracovná látka počas jedného cyklu kruhového deja, rovná sa celkovému teplo Q = Q1- Q2, ktoré príjme počas toho cyklu od okolia.
Pri kruhovom deji sme sa dozvedeli, že z tepla Q1, ktoré odoberieme ohrievaču, sa iba časť tepla využije na vykonanie práce W`, zvyšná časť (teplo Q2) odovzdá plyn chladiču. Účinnosť ľubovoľného kruhového deja sa vyjadruje vzťahom



Druhý termodynamický zákon: Nemožno zostrojiť periodicky pracujúci tepelný stroj, ktorý by teplo od istého telesa (ohrievača) iba prijímal a vykonával rovnako veľkú prácu.
Stroj ktorý by takto pracoval, volá sa perpetuum mobile druhého druhu. Tento stroj by mal veľký praktický význam, lebo by mohol trvalo konať prácu iba ochladzovaním jediného telesa. Podľa druhého termodynamického zákona však taký stroj nie je možný.

Zo skúseností vieme, že pri tepelnej výmene teleso s vyššou teplotou nemôže samovoľne prijímať teplo od telesa s nižšou teplotou.