La locomotive de Pen-y-Darren est la deuxième locomotive ferroviaire jamais construite. Conçue par Richard Trevithick, elle a tiré le premier train motorisé de l’histoire, le 21 février 1804, sur la ligne reliant la mine de fer de Pen-y-Darren à la localité d’Abercynon.

Ce n’est probablement pas la première locomotive à circuler sur voie ferrée. Elle fait suite à un prototype de Richard Trevithick, qui aurait roulé en 1802 sur la voie1 de la mine de fer de Coalbrookdale, dans le Staffordshire. L’essai s’est terminé par un accident qui a donné lieu à une enquête. C’est le 13 février 1804, qu’est essayée la locomotive de Pen-y-Darren. Elle dérive de la première locomotive, mais son tube-foyer s’ouvre logiquement côté volant et non côté piston ; il se peut que seul son essieu arrière était moteur.

Cette locomotive est encore d’une technologie simple. Elle comprend une chaudière à haute pression en fonte (Ø1 295 x 1 829 mm) à tube-foyer en U, montée sur un châssis à 2 essieux. À l’avant de la locomotive,  un cylindre unique est implanté horizontalement dans la chaudière. Le piston, de course importante, est guidé par une triple glissière, dans un dispositif qui évoque un trombone géant. Il entraîne au moyen de deux bielles, une roue d’inertie de 8 pieds de diamètre (2 438 mm) implantée sur un côté à l’arrière de la machine. L’inertie de cette roue permet de lisser les à-coups du piston. Le mouvement est transmis à une roue dentée centrale laquelle entraîne à son tour l’essieu arrière. La locomotive avance de 2,743 m par coup de piston. L’échappement est redirigé vers la cheminée, un procédé important pour améliorer le tirage et donc la puissance, que Trevithick n’a pas pensé à breveter.

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La machine de Watt (également connue sous le nom de moteur à vapeur Boulton & Watt) a apporté des améliorations fondamentales aux machines à vapeur précédentes. Ce fut notamment la première machine à vapeur à utiliser un condenseur séparé.

Le condenseur permit de créer un vide partiel sous le piston par  condensation de la vapeur d’eau. Dans un moteur « atmosphérique » tel celui de James Watt, la différence entre la pression atmosphérique au-dessus du piston et le vide partiel au-dessous, pousse le piston vers le bas du cylindre. James Watt évitait ainsi l’utilisation de la vapeur à haute pression et se préoccupait de la sécurité liée à cette haute pression.

En améliorant la conception de la pompe à vapeur de Newcomen de 1712, la machine développée de façon progressive par James Watt entre 1763 et  1788, a été une étape importante dans la généralisation des machines à vapeur dans l’industrie. L’invention de James Watt a été un point clé de la révolution industrielle.

Les principales améliorations apportées par James Watt sont  le condenseur séparé et la possibilité de créer un mouvement de rotation régulier via un engrenage épicycloïdal puis un vilebrequin et un volant d’inertie.

Le condenseur séparé, situé à l’extérieur du cylindre, permet de condenser la vapeur sans refroidir les parois du piston et du cylindre comme c’était le cas avec la pulvérisation interne d’eau utilisée dans les machines à vapeur précédentes de Thomas Newcomen. Le condenseur a permis de doubler l’efficacité de la machine à vapeur. Le mouvement de rotation fourni par le moteur de Watt est plus adapté à une utilisation industrielle que la poutre oscillante des pompes et moteurs de Newcomen.

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Le procédé Bessemer est un procédé d’affinage de la fonte brute,  aujourd’hui disparu, ayant servi à fabriquer de l’acier peu coûteux. Ce procédé porte le nom de son inventeur, Henry Bessemer, qui le brevette en 1855 et le perfectionne avec la Henry Bessemer and Company, société implantée à Sheffield, ville du Nord de l’Angleterre.

Le procédé consiste à oxyder avec de l’air les éléments chimiques indésirables contenus dans la fonte pour en obtenir du fer ou de l’acier. L’originalité du procédé consiste à exploiter la chaleur dégagée par les réactions chimiques pour maintenir la masse de métal en fusion. Après l’amélioration de Thomas (procédé Thomas ou « Bessemer basique »), le convertisseur devient un des moteurs de la révolution industrielle.

Avec la mise au point, au début du XXe siècle, de la liquéfaction des gaz, l’utilisation d’oxygène pur devient économique. Le procédé Bessemer est alors abandonné dans le milieu des années 1960 : même si l’allure générale du convertisseur est conservée, les performances et la conduite des convertisseurs modernes à l’oxygène ont peu de rapport avec celui de Bessemer.

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