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，