På sitt aller enkleste fungerer en stempeldampmaskin ved at dampen passerer gjennom bare én sylinder. Den brukte dampen går så direkte ut i luften, eller inn i en kondensator. Etter som dampen ekspanderer når den trykker stempelet i sylinderen ut, synker dens temperatur, siden det ikke er noen tilførsel av varme når dette skjer. En slik prosess, der ingen varme blir tilført et systemet med ekspanderende damp, er kjent som en . Prosessen er karakterisert ved at damp kommer inn i sylinderen med høy temperatur og forlater den med lavere temperatur. Dette fører til en syklus av oppvarming og avkjøling av sylinderen for hvert slag, noe som betyr tapt virkningsgrad. For å få mer energi ut av dampen for hver stempelbevegelse, kan sylinderens slaglengde økes, men dette gir ulempen med at sylinderveggen får større overflater, noe som gir økte varmetap.