现在炼铁厂的产能在下降，原来煤炭供应不上，孟鸣记忆中平顶山有煤矿，开封到南阳的官道正好经过，孟鸣就找了曹家，准备合伙开采煤矿，现在曹家的主事人是曹宁的五爷爷曹玘，是仁宗曹皇后的父亲，现在有三十九岁，还是一俊朗的中年男子。孟鸣见到他，就把他的来意说了一下，孟鸣把平顶山煤矿的一些情况告诉他，他就同意了，并拟出章程来，两家的分成比例，孟鸣六曹家四，孟鸣推脱一番，曹玘一番坚持，孟鸣就接受了。孟鸣走后，曹宁就问道：“五爷爷，为什么孟鸣六成咱家四成呀，我们是不是有点亏”曹玘笑着说道：“宁儿现在你不懂，曹家是占了人家的便宜，他可以完全自己做，他这样做是向我曹家示好，送咱们一大礼。”说罢转身出去安排相关人员去孟鸣这儿来一起去平顶山勘测、采煤。
孟鸣找来陈启年，决定让他来一起参与蒸汽机的设计与制造，蒸汽机是将蒸汽的能量转换为机械功的往复式动力机械。蒸汽机构造：蒸汽机主要由汽缸、底座、活塞、曲柄连杆机构、滑阀配汽机构、调速机构和飞轮等部分组成。汽缸和底座是静止部分。
在蒸汽锅炉中，通过燃烧过程水沸腾为蒸汽。通过管道蒸汽被送到汽缸。阀门控制蒸汽到达汽缸的时间，经主汽阀和节流阀进入滑阀室，受滑阀控制交替地进入汽缸的左侧或右侧，推动活塞运动。蒸汽在汽缸内推动活塞做功，冷却的蒸汽通过管道被引入冷凝器重新凝结为水。
这个过程在蒸汽机运动时不断重复。一般的蒸汽机有三个汽缸组成一个组。蒸汽机直接将活塞的上下运动转化为船轴的旋转运动。新造的蒸汽机中还包含了一个小的涡轮机，从汽缸中出来的蒸汽还可以利用它的余热在推动这个涡轮机来提高整个驱动装置的效率。这个涡轮机也与船的螺旋浆轴相连。
孟鸣决定采用瓦特蒸汽机为模型，孟鸣手机里有瓦特蒸汽机的图纸，里面有零部件图，并带有尺寸。孟鸣按图索骥，将零部件图画出来，标上尺寸，然后找木匠制模具。这些图纸就耗费了十天的时间才画完。木工制作模具用了五天，最后孟鸣把这些模具，让炼铁厂的工匠根据模具打型，最后用钢水浇筑。
在这个期间孟鸣又设计台水利车床，准备加工气缸、活塞，让其精密防止漏气，又寻找润滑剂，这两样是重中之重，直接关系到蒸汽机的效率和寿命，期间孟鸣和陈启年介绍蒸汽机的工作原理，是物理现象遇热膨胀遇冷收缩的应用。他便没日没夜的研究，引用我教给他的知识，引用物理公式计算。对每个零部件都细细研究，最后全部掌握了其中的奥秘。
腊月初十，孟鸣和陈启年在组装蒸汽机，大都是陈启年组装的，他的手比孟鸣灵巧，也比孟鸣反应迅速。半天他们就组装好了，他们是在织布车间组装的，调试良久，他俩发动起来了，看着飞轮转动起了，他们高呼起来，先让蒸汽机磨合一下午，看看润滑和磨损情况，也让陈启年统计下蒸汽机的效率。孟鸣让陈启年守在这里，让他注意异常。他讲了几种可能出现的故障及处理方法，孟鸣就打到回府了。他暗道大机器时代已来临了，大宋会飞速发展的。
孟鸣又回家整理火车上用的蒸汽机。准备明年研制出来蒸汽机车。孟鸣又用车床磨制出轴承了，并让它破坏性实验，后来转到了除夕了，有十五天了，还正常运转。孟鸣已经让木匠开始制作机车蒸汽机的零部件模具了。他有些心急了，凡事平心静气。
腊月十一，孟鸣到纺织厂，看到陈启年到了，心道这家伙倒是积极。蒸汽机已发出轰鸣声，孟鸣走到陈启年跟前，发现他哈欠连天，眼睛布满血丝，眼睛挂了眼袋。不等孟鸣发问，他忙起身说道：“先生，我一夜没睡了，就盯着这蒸汽机了，给加了几次水，多长时间加一次，我都有记录，运转正常。我要去睡会了，困死了，先生再见”。孟鸣对陈启年暗暗赞叹，是块料子，以后是孟鸣重点培养对象。他有看看各部件的润滑情况，最重要的是气缸和活塞的润滑和磨损的情况，孟鸣仔细观察，一切良好。孟鸣安心下来，准备生产二十台，放在煤矿上抽水、送氧吹风用，孟鸣核算了一下，这蒸汽机的成本大体在三百贯。这笔费用由他和曹家承担。
在空暇时间孟鸣由研制了钢管，他让铁匠用百炼钢法，就是反复敲打烧红的钢块，增加其刚性、弹性、韧性。孟鸣以前就发明了一款水利敲打钢块的机器，代替人力来反复敲打钢块，可敲击上百次，现在改成蒸汽机带动。这次就是用机器敲打。制成所谓的百炼钢，最后孟鸣用百炼钢做成车床的刀头。钢管用浇铸法先制成毛胚，最后用车床车圆，孟鸣最后只得了五根钢管，内口径1.3厘米，外口径2厘米。孟鸣决定制作一把遂发后装式手枪，采用燧石击发装置，在击锤的钳口夹一块燧石（打火石），在传火孔边设有一击砧，如果需要射击时，就扣引扳机，在弹簧的作用下，将燧石重重地打在火门边上，冒出火星，引燃火药。用了五天，才制作出来，木制弯把前面是燧发机构，下面是扳机，再前面是装药室和枪管。孟鸣将火药的硝石、硫磺、木炭的比例进行了调整，让硝的比例占到四分之三，孟鸣计算了火药的用量，并用油性易燃的纸将火药包起来，每次填装直接放进火药包即可，一分钟可发射十次，射程
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