两个部分：一是锅炉，二是密闭的工作容器。工作原理很简单，就是先通过锅炉把水加，使蒸汽充满工作容器，然后关闭入汽孔，使工作容器中水蒸气冷凝，形成局部真空，当该容器与矿井下水相连时，通过外部大气压，就可以把水“吸”到高处，其原理是靠大气压力把水压上来的，所以水的提升高度和大气压力有关，在三丈左右。为了把水送到更高的地方，宋应星又专门设计了一个蒸汽压力装置把水送到更高的地方，这机器，被李路命名为“矿山之友”，而且李路向宋应星还有沈括两个人颁发了可以说是已知世界上的第一个蒸汽机专利。
这蒸汽机被武媚的商务司旗下的英华采矿大批量的应用在了矿山之上，但是这个“矿山之友”毛病很多，最主要的是这种蒸汽机的效率很低，为了维持机器的运转需要烧很多的煤，好在它本就是用于煤矿抽水的，煤有的是。但它靠压力输送水，又因材料制造和焊接工艺的不足致使管道时有发生断裂和爆炸，同时依靠大气压提水，最高提升高度约为三丈限制了它的的使用范围。
尽管宋应星还有沈括想了不少办法，但是都不见效，就在两个科技大佬苦思冥想的时候，一个卡州煤矿的一个叫孙新的蒸汽机维修工解决了他们两个科学家都没有解决的问题。
孙新仅受过初等教育，他曾经在一家机械作坊做过锻工，后来机缘巧合，他成了英华矿业旗下的卡州煤矿的一个蒸汽机抽水机维修工，在维修蒸汽抽水机的时候，他发现冷凝进入活塞下部的蒸汽和把活塞与连杆联接可以产生运动，他心想要是把这个构想装在自己服务的那“矿山之友”上，岂不是能形成一更好的机器？孙新是个有想法，又肯动手的人，他先是制作了一个缩比模型，在发现自己的设想完全可行之后，他准备把这装置搞出来，可是最大的问题来了，他只是个维修工，没多少钱，而且他的上司还对他冷嘲讽，说什么连碎叶大学还有科技司的那些大匠都解决不了的问题，你一个小小的维修工能解决的了，说什么也不给孙新提供实验的经费。
孙新一怒之下，把自己的方案还有英华矿业经理对自己的冷嘲讽全部写在了一封信上，投进了锦衣卫的专门信箱里，由于李路十分的重视科技发明，所以卡州锦衣卫在看到孙新的信之后，也不敢耽搁，他们把孙新的信赶紧送往了碎叶。
当这封信到达碎叶的时候，李路正好在为一旦李二挂了找个什么借口不去长安而发愁呢，当李路拆开孙新的这封信，他惊讶的看到孙新设计的这款蒸汽机已经是个比较成熟的蒸汽机方案了，这个方
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