thumb|350px|Animacija parnega stroja z dvojnim delovanjem in centrifugalnim regulatorjem
Parni stroj je motor z zunanjim zgorevanjem,American Heritage Dictionary of the English Language (4. izdaja). Houghton Mifflin Company. 2000. ki toplotno energijo vodne pare pretvarja v mehansko delo.
V parnih strojih je delovna tekočina (voda oziroma para) ločena od produktov zgorevanja. Idealen termodinamski proces, ki se uporablja za analizo delovanja parnega stroja, je Clausius-Rankinov cikel. V tem ciklu se voda s segrevanjem v parnem kotlu pretvori v paro, katere tlak je višji od zračnega tlaka. Para nato v valju potisne bat in s tem opravi mehansko delo. Para z znižanim tlakom se nato izpusti v ozračje ali kondenzira in črpa nazaj v parni kotel.
Izraz parni stroj se lahko nanaša na celoten sklop enot, vključno s parnim kotlom, na primer na parnih lokomotivah, ali samo na valj in bat ali turbino, na primer na strojih s prečnikom in stacionarnih parnih strojih. Posebne stroje, na primer parna kladiva in vrtalnike, žene para iz samostojnih parnih zalogovnikov.
Raba vodne pare za proizvodnjo mehanskega gibanja je stara več kot 2000 let. Prve naprave niso bile kdo ve kako uporabne. Prvi patent za parni stroj je dobil španski izumitelj Jerónimo de Ayanz leta 1606.Karel Davids, Carolus A. Davids (2012). Religion, Technology, and the Great and Little Divergences: China and Europe Compared, C. 700-1800. Brill, str. 207. ISBN 9789004233881. Leta 1698 je Thomas Savery patentiral parno črpalko, v kateri je bila para v neposrednem stiku z vodo, katero je črpala. Saveryjeva črpalka je s kondenzacijo pare ustvarjala podtlak, ki je v črpalko posrkal vodo, sveža para pa jo je v naslednjem taktu potisnila iz črpalke. Prvi tržno zanimiv stroj je bil atmosferski parni stroj Thomasa Newcomena iz leta 1712, ki se je uporabljal za črpanje vode iz rudnikov.
Leta 1781 je James Watt patentiral parni stroj z zunanjim kondenzatorjem, ki je proizvajal stalno krožno gibanje.Hills 1989, str. 63. Stroj je imel deset konjskih moči in je lahko poganjal različne stroje. Stroji so bili lahko nameščeni povsod, kjer so bili na razpolago voda in premog ali drva in zato zelo uporabni. Do leta 1883 se je moč največjih strojev povečala na 10.000 konjskih moči.Hills 1989, str. 223. Stacionarni parni stroji so bili ključna gonilna sila industrijske revolucije. Newcomenovi in Wattovi atmosferski stroji so bili veliki v primerjavi z močjo, ki so jo proizvedli, kasnejši visokotlačni parni stroji pa so postali dovolj lahki, da so se lahko vgrajevali primer na traktorje in železniške lokomotive.
Parni stroji z dvojnim delovanjem so ostali prevladujoč vir moči do začetka 20. stoletja, ko so se dovolj razvili elektromotorji in motorji z notranjim zgorevanjem. Slednji so postopoma povsem nadomestili batne parne stroje.Wiser, Wendell H. (2000). Energy resources: occurrence, production, conversion, use. Birkhäuser. str. 190. ISBN 978-0-387-98744-6. Če upoštevamo, da večino električne energije na svetu proizvedejo parne turbine, »parna doba« še vedno traja in v mnogo večjem obsegu kot na začetku 20. stoletja.
Največji ohranjeni parni stroj v Sloveniji, verjetno pa tudi v Evropi, je iz leta 1893, in stoji na ozemlju nekdanjega rudnika živega srebra v Idriji.
Zgodovina Prvi stroji in izboljšave |thumb|200px|Heronov aeolipil
Aelolipil ali Heronova buča, ki jo je opisal Heron Aleksandrijski v 1. stoletju n. št., se šteje za prvi dokumentirani parni stroj. Navor sta ustvarjala curka pare, ki sta iztekala iz buče. V Španskem kraljestvu je izumitelj Jerónimo de Ayanz y Beaumont leta 1606 dobil patent za preprosto črpalko, ki jo je gnala vodna para. Thomas Savery je leta 1698 patentiral prvi delujoči ognjeni stroj z eno konjsko močjo (750 W), ki je deloval pri zračnem tlaku. Stroj ni imel nobenega gibljivega dela ampak samo pipe.Savery, Thomas (1827). The Miner's Friend: Or, an Engine to Raise Water by Fire. S. Crouch. Bil je nekakšen toplotni sifon, v katerem se je vodna para iz kotla spustila v prazno posodo in kondenzirala. Nastali podtlak je posesal vodo iz zbiralnika na dnu rudnika. Stroj ni bil zelo učikovit in je lahko deloval samo do globine približno 9 metrov. Thomas Newcomen je leta 1712 razvil prvi tržno uspešen batni parni stroj s pet konjskimi močmi. Deloval je na osnovi kondenzacije pare v valju, ki je omogočila, da je zračni tlak potisnil bat v naprotno smer in prozvedel mehansko delo. James Watt je leta 1781 patentiral parni stroj z močjo 10 konjskih moči (7.500 W), ki je proizvajal neprekinjeno krožno gibanje. Bil je prvi, ki je deloval pri tlaku, malo višjem od zračnega tlaka. Njegov stroj je bil izboljšan Newcomenov stroj. Richard Trevithick je v letih 1797-1799 dodelal parni stroj do te mere, da je postal lahek in je deloval pri visokem tlaku. Stroj je bil dovolj majhen, da je bil uporaben tudi v manjših podjetjih na lokomotivah.
Parni stroji so se sprva uporabljali predvsem za pogon batnih črpalk, po izumu rotacijskega pogona, ki je premo gibanje pretvarjal v krožno, pa se je njihova uporabnost razširila na industrijo, najprej na predilnice iz tkalnice. Na začetku 19. stoletja so se začeli uporabljati tudi za pogon vodnih in kopenskih transportnih sredstev in postali gonilna sila industrijske revolucije.Kristensen, Søren B. P. (2009). Geografisk Tidssckrift. Danish Journal of Geography (PDF), str. 50.
Na razmerje moč/masa stroja je na splošno najbolj vplivala masa kotlov in kondenzatorjev. Razmerje je bilo mnogo manjše od razmerja v sodobnih motorjih z notranjim zgorevanjem. V vozilih so zato paro povsem izpodrinili motorji z notranjim zgorevanjem ali elektromotorji, medtem ko se večina električne energije še vedno proizvede preko parnih turbin. Od pare je zato posredno še vedno odvisna večina svetovne industrije.
Začetki thumb|right|250px|Drugi Papinov parni stroj, 1707
Zgodovina parnega motorja se je začela v 1. stoletju n. št. Prva dokumentirana naprava, ki je bila nekakšen parni stroj, je bil aeolipil, ki ga je opisal grški matematik Heron iz Aleksandrije.Turbine. Encyclopædia Britannica. 2007. Encyclopædia Britannica Online. Pridobljeno 18. julija 2007. V naslednjih stoletjih je bilo izdelanih nekaj aeolipilu podobnih naprav,Vitruvij. De Architectura. VI. poglavje, § 2. Pridobljeno 7. julija 2009. ki niso imele nobene uporabne vrednosti in so bile namenjene predvsem prikazu lastnosti pare. Enostavno parno turbino sta opisala arabski učenjak Taki al-DinAhmad Y Hassan (1976). Taqi al-Din and Arabic Mechanical Engineering. str. 34–35. Institute for the History of Arabic Science, University of Aleppo. leta 1551 in Giovanni BrancaUniversity of Rochester, NY. The growth of the steam engine online history resource, 1. poglavje. History.rochester.edu. Pridobljeno 3. februarja 2010. leta 1629.P.K. Nag (2002). Power plant engineering. Tata McGraw-Hill. str. 432. ISBN 0-07-043599-5. Jerónimo de Ayanz y Beaumont je leta 1606 pridobil patent za petdeset iznajdb, vključno s parno črpalko za črpanje vode iz rudnikov.Garcia, Nicholas (2007). Mas alla de la Leyenda Negra. Valencia: Universidad de Valencia. str. 443–454. ISBN 9788437067919. Francoski izumitelj Denis Papin je razen Papinovega lonca leta 1690 izdelal tudi prvi parni stroj z batom, ki je lahko dvignil utež in s tem opravil nekaj koristnega dela.Hills 1987, str. 15-16, 33.
Parne črpalke upright|thumb|200px|Saveryjev stroj iz leta 1698
Prva naprava na parni pogon je bila vodna črpalka, ki jo je leta 1698 razvil Thomas Savery.Carl T. Lira (21. maj 2013). The Savery Pump. Introductory Chemical Engineering Thermodynamics. Michigan State University. Pridobljeno 11. aprila 2014. Delovala je na osnovi kondenzacije pare. Kondenzacija je ustvarila podtlak, ki je dvignil vodo navzgor, v naslednjem taktu pa jo je para potisnila navzgor. Majhni stroji so delovali dosti dobro, veliki pa so bili problematični. Vodo so lahko dvignili samo do omejene višine in bili nagnjeni k eksplozijam kotlov. Do neke mere so bili uporabni v rudnikih, črpalnih postajah in za dovajanje vode na vodna kolesa, ki so gnala tekstilne stroje.Hills & 1989, str. 16–20. Pomembna lastnost Saveryjevih strojev je bila njihova nizka cena. Njegov stroj je temeljito izboljšal portugalski znanstvenik Bento de Moura Portugal, »da je lahko deloval samostojno«, kot ga je opisal John Smeaton leta 1751.Phil. Trans. 1751-1752 47, 436-438, objavljeno 1. januarja 1751 (PDF). Stroje so proizvajali do poznega 18. stoletja.David S. Landes (1969). The Unbound Prometheus: Technological Change and Industrial Development in Western Europe from 1750 to the Present. Cambridge, New York: Press Syndicate of the University of Cambridge. ISBN 0-521-09418-6. Eden od njih je dokumentirano deloval do leta 1820.Jenkins, Ryhs (1971) [prvič objavljeno leta 1936].
Batni parni stroji thumb|right|250px|Parni stroj Jacoba Leupolda iz leta 1720
Prvi tržno uspešen pravi stroj, ki je lahko ustvarjal energijo in jo prenašal delovne stroje, je bil atmosferski stroj, ki ga je izumil Thomas Newcomen okrog leta 1712.Landes year, 1969, str. 101.Brown, Richard (1991). Society and economy in modern Britain, 1700–1850 (ponatis). London: Routledge. str. 60. ISBN 0-415-01121-3. Bil je izboljšana Saveryjeva parna črpalka z batom, ki ga je predlagal že Papin. Stroj je bil relativno neučinkovit in se je uporabljal predvsem za črpanje vode. Deloval je z ustvarjanjem podtlaka s kondenzacijo pare nad batom v zaprtem valju. V rudnikih je lahko črpal vodo iz globin, ki so bile dotlej prevelike. V tovarnah, v katerih so stroje gnala vodna kolesa, je vodo izpod vodnih koles črpal v rezervoarje nad njimi.Hunter, Louis C. (1985). A History of Industrial Power in the United States, 1730–1930. Vol. 2: Steam Power. Charolttesville: University Press of Virginia.
Leta 1720 je Jacob Leupold izumil dvovaljni visokotlačni parni stroj.Galloway, Elajah (1828). History of the Steam Engine. London: B. Steill, Paternoster-Row. str. 23–24. Izum je objavil v svojem obsežnem delu Theatri Machinarum Hydraulicarum.Leupold, Jacob (1725). Theatri Machinarum Hydraulicarum. Leipzig: Christoph Zunkel. Stroj je imel dva masivna bata, ki sta gnala vodno črpalko. Bata sta se v izhodni položaj vračala s težnostjo. Njuno delovanje je krmilil vrtljiv štiripotni ventil, priključen neposredno na parni kotel.
thumb|250px|Eden od prvih Wattovih parnih strojev za črpanje vode
Naslednji velik korak v razvoju parnih strojev je opravil James Watt, ki je v letih 1763-1775 izboljšal Newcomenov stroj, tako da mu je dodal kondenzator. Prvi stroji, ki jih je proizvedlo podjetje Boulton in Watt so porabili pol manj premoga kot Newcomenov stroj z enako močjo, ki ga je izboljšal John Smeaton.Hunter & Bryant 1991. Vsi prvi stroji so bili atmosferski. To pomeni, da jih je gnal zračni tlak, ki je potisnil bat v prostor s podtlakom, ki ga je ustvarila kondenzacija pare. Ker je pritisk zraka relativno majhen, so morali biti bati temu primerno veliki.Rosen, William (2012). The Most Powerful Idea in the World: A Story of Steam, Industry and Invention. University Of Chicago Press. str. 185. ISBN 978-0-226-72634-2.
Watt je še naprej razvijal svoj stroj in mu dodal planetni pogon, ki je premo gibanje spremenil v vrtenje, s čimer je stroj postal primeren za pogon tovarniških strojev. Stroj je omogočil gradnjo tovarn tudi v krajih, oddaljenih od vodnih tokov, kar je pospešilo tempo industrijske revolucije.Hunter 1985.Thomson, Ross (2009). Structures of Change in the Mechanical Age: Technological Invention in the United States 1790–1865. Baltimore, MD: The Johns Hopkins University Press. str. 34. ISBN 978-0-8018-9141-0.
Visokotlačni stroji thumb|left|200px|Cornwalski parni stroj okrog leta 1877