Η ατμομηχανή είναι μια ατμομηχανή που τροφοδοτείται από ατμό. Από τις αρχές του 1800 έως τις αρχές του 20ου αιώνα, οι ατμομηχανές κυριαρχούσαν στους σιδηροδρόμους σε όλο τον κόσμο. Ακόμη και μετά την ανάπτυξη κινητήρων εσωτερικής καύσης για αυτοκίνητα, η ισχύς εξωτερικής καύσης με τη μορφή ατμομηχανών συνέχισε να είναι η προτιμώμενη πηγή ενέργειας στους σιδηροδρόμους. Τελικά, αναπτύχθηκαν ηλεκτρικές και ντίζελ ατμομηχανές που μπορούσαν να έχουν συγκρίσιμη απόδοση και σήμερα σπάνια χρησιμοποιούνται ατμομηχανές.
Σε μια ατμομηχανή, καύσιμο όπως πετρέλαιο, ξύλο ή άνθρακας χρησιμοποιείται για τη θέρμανση ενός λέβητα γεμάτου με νερό. Η θερμότητα προκαλεί την ανάπτυξη ατμού υψηλής πίεσης και ο ατμός σπρώχνει τα έμβολα. Στην περίπτωση μιας ατμομηχανής, τα έμβολα σπρώχνουν τους τροχούς της ατμομηχανής, επιτρέποντάς της να χρησιμεύσει ως πηγή κινητήριας δύναμης για το τρένο. Για ένα τυπικό τρένο, μια και μόνο ατμομηχανή ήταν συχνά αρκετή για να καλύψει τις ανάγκες ισχύος του τρένου. Ωστόσο, τα τρένα που έπρεπε να ταξιδέψουν σε απότομες βαθμίδες ή να χειριστούν βαριά φορτία χρησιμοποιούσαν μερικές φορές δύο ή περισσότερες ατμομηχανές.
Υπάρχουν ορισμένα προφανή προβλήματα που σχετίζονται με τη χρήση μιας ατμομηχανής. Οι εκρήξεις λέβητα ήταν ιστορικά πρόβλημα σε πολλούς σιδηροδρόμους. Ο λέβητας μπορεί να εκραγεί ως αποτέλεσμα μιας επικίνδυνης συσσώρευσης πίεσης, κακής συντήρησης ή κακής κατασκευής και τέτοιες εκρήξεις θα μπορούσαν να είναι θανατηφόρες για τους ανθρώπους σε κοντινή απόσταση. Η λειτουργία μιας ατμομηχανής απαιτεί επίσης τη μεταφορά σημαντικών ποσοτήτων καυσίμου και η αμαξοστοιχία πρέπει περιοδικά να αναλαμβάνει νερό για να ξαναγεμίσει τον λέβητα, καθώς μεγάλο μέρος του υγρού χάνεται όταν εξαερίζεται απόβλητος ατμός.
Οι πρώτες ατμομηχανές αναπτύχθηκαν στα τέλη του 1700. Στις αρχές του 1800, οι προφανείς εφαρμογές για σιδηροδρομικές μεταφορές μπορούσαν να φανούν και οι εταιρείες άρχισαν να παράγουν ατμομηχανές. Η εισαγωγή της ατμομηχανής ήταν επαναστατική για τη μεταφορά ανθρώπων και εμπορευμάτων. Οι άνθρωποι δεν ήταν πλέον υποχρεωμένοι να ταξιδεύουν με την ταχύτητα έλξης ζώων, όπως τα άλογα και τα τρένα ήταν σε θέση να μεταφέρουν πολύ βαριά φορτία που θα ήταν πέρα από την ικανότητα των εργαζομένων ζώων.
Πολλοί άνθρωποι είναι εξοικειωμένοι με τον θόρυβο που σχετίζεται με τις ατμομηχανές, ειδικά όταν αρχίζουν να κινούνται. Στην πραγματικότητα, ένα από τα προσωνύμια για την ατμομηχανή, το “choo choo”, είναι μιμητικό στην προέλευση και αναφέρεται στον χαρακτηριστικό ήχο που παράγεται από μια ατμομηχανή που ξεκινά. Αυτός ο θόρυβος προκαλείται από την αργή κίνηση των εμβόλων καθώς ο κινητήρας ζεσταίνεται. Μόλις ξεκινήσει το τρένο, το έμβολο κινείται πιο γρήγορα και ο θόρυβος είναι λιγότερο αισθητός. Οι άνθρωποι μπορεί να σημειώσουν ότι ο θόρυβος του αναβρασμού αυξάνεται καθώς τα τρένα αργούν να κινηθούν στις στροφές ή να μπουν σε σταθμούς.