我们知道，瓦特发明的蒸汽机的工作原理是：通过燃烧煤来加热水从而产生蒸汽，然后利用蒸汽在汽缸内膨胀做功，将热能转化为机械能，也就是化学能—热能—机械能的转化过程。而在这个过程中，少不了煤和水，因此，蒸汽火车上有一个重要的部门，那就是煤水车。煤水车的主要作用就是存放蒸汽机使用的煤和水，因而得名为煤水车。当然，为了更好地利用空间，它也用来存放机车工具和备用品等物资。为什么需要煤水车呢？因为，使用煤作为燃料的蒸汽机将化学能转化为内能的效率、热能转化为机械能的效率都不是很高，在行驶过程中需要消耗大量的煤和水，所以需要专门存放煤和水的车辆。煤水车一般由水柜、煤槽、底架及转向架等组成。为了方便给机车加煤和水，煤水车一般用中间牵引杆与机车连接在一起。起先是人工添加煤的，但随着科技的进步，发明了加煤机，也就不再需要人往锅炉里加煤了。

当然，并不是每一列蒸汽火车都有煤水车。有一些小功率的蒸汽火车，因为煤和水的消耗少，煤和水就直接存放在机车上，这种机车被称为水柜式机车。

煤水车一角