，詹姆斯·瓦特开始设计蒸汽机，屡经失败。瓦特向格拉斯哥大学的教授约瑟夫·布拉克求教。布拉克向其讲解了自己提出的热容和潜热的概念，瓦特还想出了分离冷凝器的想法，终于显着提高了蒸汽机的效率。尼古拉·卡诺总结前人工作，在1824年发表着作《》。这部着作论述了卡诺热机和卡诺循环的关系。这部着作是热力学成为现代科学的标志，卡诺也被称作热力学之父。19世纪50年代，热力学第一和第二定律同时形成，主要完成者是威廉·约翰·麦夸恩·兰金、鲁道夫·克劳修斯和威廉·汤姆森。1859年，史上第一部热力学教科书出版，作者是兰金。