Đầu thế kỷ I, Hero xứ Alexandria – một nhà phát minh người Hy Lạp – đã thiết kế tuabin hơi nước đầu tiên trên thế giới gọi là aeolipile được miêu tả một cách chi tiết trong cuốn sách “Pneumatics (Khí lực hóa)”.
Thiết bị này bao gồm một quả cầu rỗng có thể quay quanh một trục nằm ngang. Hơi nước hình thành bằng cách đun sôi nồi nước sẽ đi vào quả cầu phía trên thông qua hai ống dẫn khác nhau. Hai cái vòi đặt đối diện nhau sẽ xả hơi nước và cả hai cái vòi sẽ sản sinh ra một lực đẩy kết hợp dẫn đến mô men xoắn, khiến khối cầu xoay xung quanh trục của nó. Bản sao phục dựng cỗ máy của Heron có thể xoay với vận tốc lên đến 1.500 vòng mỗi phút với một mức áp suất rất thấp, khoảng 0,1266 kg/cm².
Thiết bị aeolipile của Hero được biết đến là thiết bị đầu tiên có khả năng biến hơi nước thành chuyển động quay. Và 1 vài công xưởng cổ đại đã ứng dụng nó để chế tạo máy móc nhằm tăng tốc độ sản xuất. Tuy nhiên rất tiếc, các cuộc chiến tranh, thảm họa, thiên tai, dịch bệnh,… trong lịch sử đã khiến những kỹ thuật của ông bị thất lạc rất nhiều năm.
Suốt thời gian dài, nhân loại trả qua thời kỳ thụt lùi khoa học kỹ thuật trong hàng thiên niên kỷ, nhiều phát minh bị lãng quên. Phải tới năm 1577, khi nhà triết học, thiên văn học và kỹ sư, Taqi al-Din “tái phát minh” động cơ hơi nước. Nhưng về cơ bản ông cũng chỉ miêu tả cùng loại thiết bị như của Heron, trong đó sức nước làm xoay một bánh xe, và lực xoay của bánh xe làm các pít-tông chuyển động.
Vào thế kỷ 17, các nhà khoa học mới tìm cách khai thác nguyên lý hoạt động của aeolipile để ứng dụng vào thực tiễn. Và cuộc cách mạng công nghiệp đầu tiên trong lịch sử loài người bắt đầu.
Đặt một cái vạc trên một ngọn lửa: một quả bóng sẽ xoay tròn quanh trục. Lửa được nhóm bên dưới cái vạc nước, A B, và được che chắn phần miệng bởi cái nắp C D; với cái ống uốn cong E F G kết nối, phần đầu của cái ống được xuyên vào bên trong một quả bóng rỗng, H K. Đối diện với phần đầu G, đặt một cái trục thẳng đứng nữa, L M, đặt trên cái nắp C D; và để quả bóng chứa hai ống cong, xuyên qua nó tại hai đầu đối xứng trên đường kính, và uốn cong theo hai hướng đối diện, với hướng uốn cong nằm vuông góc và dọc theo các đường thẳng F G, L M. Khi cái vạc được đun nóng, luồng hơi nước sẽ tiến vào quả bóng thông qua E F G, đi xuyên qua các ống uốn cong hướng đến cái nắp khiến quả bóng quay tròn trong 1 trục cố định.
