Tvaika dzinējs ir dzinējs, kas izmanto tvaiku, lai darbinātu sevi. Tas ir viens no vecākajiem dzinējiem, kas datēts ar aptuveni 2,000 gadiem. Dzinējam ir bijusi nozīmīga loma rūpnieciskajā revolūcijā, un mūsdienu pasaulē tas patērē vairāk nekā pusi no visas pasaules elektroenerģijas.
Tvaika dzinējam būtībā ir divas daļas: motors un tvaika ģenerators. Dzinējs var ietvert arī kondensatorus, lai savāktu tvaiku un atgrieztu to sistēmā kā ūdeni, pārkarsētājus, lai ļautu tvaikam sasniegt tādu temperatūru, kādu tas dabiski nesasniegtu, un sūkņus, kas nodrošina vienmērīgu ūdens plūsmu. Tradicionāli siltumu nodrošināja, sadedzinot kaut ko, parasti vai nu malku vai ogles, tvaika kastē. Mūsdienās šo siltumu var nodrošināt, izmantojot ģeotermālo siltumu vai radot kodolreakcijas un uztverot šī procesa siltumu.
Aleksandrijas varonis aprakstīja agrāko zināmo tvaika mašīnu 1. gadsimtā. Šis tips netika izmantots nekāda veida reālai enerģijas ražošanai, bet gan kalpoja kā paraugs, lai atklātu paša tvaika īpašības. Dažus no visdziļākajiem eksperimentiem ar tvaiku veica Džovanni Branss 17. gadsimta sākumā un Taki al-Dins 16. gadsimta vidū.
17. gadsimta beigās Tomass Saverijs radīja pirmo patiesi praktisko tvaika dzinēju. Viņš to izmantoja, lai darbinātu ūdens sūkņus, kuri, neraugoties uz dažiem trūkumiem, tika izmantoti kalnrūpniecībā ar ierobežotu jaudu. Mazāk nekā divu desmitgažu laikā Tomass Ņūkomens izgudroja vēl noderīgāku versiju, kurā daudz plašāk tika izmantotas raktuvju nosusināšana. Neilgi pēc tam Džeimss Vats ārkārtīgi uzlaboja Ņūkmena dzinēja efektivitāti, izveidojot tādu, kas darbojās par aptuveni 400% vairāk par tādu pašu ogļu daudzumu.
Vata tvaika dzinējs bija milzīgs solis rūpnieciskās revolūcijas attīstībā. Pirms tam blakus tekošām upēm bija jābūvē rūpnīcas, lai darbinātu ūdensratus. Vata izgudrojums nozīmēja, ka rūpnīcas varēja būvēt jebkur, tāpēc rūpnieciskās revolūcijas kodols varēja izplatīties plaši un ātri.
19. gadsimtā tvaika dzinējs tika ievērojami samazināts un padarīts vēl efektīvāks. Tas nozīmēja, ka to faktiski varēja novietot transportlīdzeklī, kas Viktorijas laikmetā uz neilgu laiku radīja diezgan ekscentriskus ar tvaiku darbināmus transporta līdzekļus.
Ikoniskākā tvaika mašīna, iespējams, ir tvaika lokomotīvē. Šis ir salīdzinoši neefektīvs dzinējs, jo lielākā daļa atkritumu siltuma vienkārši tiek izvadīta atmosfērā un maz ūdens tiek uztverts, taču daudzus gadus tas bija galvenais tvaika enerģijas izmantojums. Mūsdienās cilvēki daudz biežāk to atrod kā elektrostacijas daļu. Enerģija tiek ģenerēta, bieži vien sadedzinot ogles vai kodolreakciju, un pēc tam šī siltumenerģija tiek laista caur ūdeni, kas tiek pārvērsts pārkarsētā tvaikā. Pēc tam šis tvaiks pārvērš turbīnas, kas ģenerē elektrību. Lai gan daudzi cilvēki domā, ka tvaika dzinēji ir pagātne, patiesībā tie ir galvenais mūsdienu pasaules dzinējspēks, un ir ieguldīts liels darbs, lai izstrādātu jaunus sasniegumus un uzlabotu efektivitāti.