ames Watt byl otcem průmyslové revoluce; vynálezce, inženýr a vědec. Jeho klíčová role při transformaci našeho světa ze světa založeného na zemědělství na svět založený na strojírenství a technologii je uznáván v jednotce moci: watt.
Stručný průvodce vynálezy a objevy Jamese Watta
James Watt:
• radikálně vylepšil parní stroj a zahájil průmyslovou revoluci.
• pokračoval ve výrobě řady nových nápadů a vynálezů, které nakonec vyústily v motor vyžadující O 80% méně paliva než dřívější motory.
• Vynalezl vysokotlaké parní motory schopné dosáhnout ještě vyšší účinnosti, ale tehdejší technologie nebyla schopna bezpečně je provozovat.
• Představeno slovo koňská síla, které popisuje výkon motoru. Nyní obecně používáme k měření výkonu watt, i když výkon motoru je stále často uváděn v koňských silách.
• byl první, kdo navrhl, aby voda byla vyrobena z vodíku v kombinaci s kyslíkem.
• nezávisle objevil vědecký koncept latentního tepla.
• vynalezl první kopírovací stroj na světě, podobný funkci kopírky, aby vytvořil kopie korespondence, stránek knih a obrázků.
Raná léta
James Watt se narodil v roce 1736 v Greenock ve Skotsku ve Velké Británii. Pocházel z úspěšné rodiny. Jeho dědeček Thomas učil matematiku; jeho otec, James, byl tesař, který stavěl lodě.
Jeho matka, Agnes Muirhead, byla vzdělaná. Naučila ho číst, zatímco jeho otec ho učil počítat a psát.
James na střední škole vynikal v matematice, přírodních vědách a strojírenství, ale jeho jazykové znalosti byly méně působivé. Jeho zdraví bylo často špatné a hodně z jeho učení se odehrávalo doma, kde se uvolnil sledováním vracejících se rybářských lodí do přístavu a velkých plachetnic přicházejících s tabákem z Ameriky. Jednoho dne, díky jeho vynalézavé mysli, by lodě jako tyto byly poháněny spíše motory než plachtami.
V osmnácti, po smrti jeho matky, a potopení lodi, které pro něj znamenalo velkou finanční zátěž rodiny, James se vzdal svých plánů jít na univerzitu. Místo toho se vyučil v Londýně jako výrobce vědeckých přístrojů se specializací na matematické a námořní nástroje. Během dvou měsíců byly jeho dovednosti vyšší než u ostatních, kteří trénovali dva roky. Jeho výjimečné dovednosti v ruce dříve komentovali pracovníci otcovy loděnice v Greenocku.
Po roce stráveném v Londýně našel práci na Glasgow University v opravě přístrojů pro astronomické oddělení.
Glasgow University
Získávání přátel, budování znalostí a rozvoj nových dovedností v Glasgow Univerzita
Wattova přístrojová práce byla tak dobrá, že profesoři univerzity chtěli, aby tam pracoval trvale, a proto ho pozvali, aby na univerzitě uspořádal workshop. Brzy si uvědomili, že mladý muž v dílně je pozoruhodně inteligentní. Začali ho vyzývat, aby diskutoval o jejich práci. Studenti matematiky a fyziky zjistili, že Watt se o svých předmětech dozvěděl více než oni.
Také překonal své dřívější špatné jazykové dovednosti a naučil se německy a italsky, aby si mohl přečíst další vědeckou literaturu.
James Watt ve své dílně
Watt se spřátelil s Adamem Smithem, který založil akademickou disciplínu ekonomie a napsal Bohatství národů. Také se spřátelil s chemikem Josephem Blackem, který objevil hořčík a nezávisle na Wattovi vynalezl koncept latentního tepla.
V roce 1759, čtyři roky po svém příchodu do Glasgow, 23letý James Watt se začal zajímat o parní stroje.
Stalo se to, když s ním další z jeho nových přátel na univerzitě, profesor John Robinson, diskutoval o možnosti automobilu poháněného parou. Ačkoli jejich nápady na auto byly nepraktické, do Wattovy úrodné mysli bylo zaseto semeno.
Ani profesor Robinson nezůstal na místě. Byl prvním člověkem, který publikoval zákon inverzních čtverců pro elektrické síly, a vynalezl sirénu.
Příchod páry
V roce 1763, ve věku 27 let, přišel Watt do kontaktu s fungujícím parním strojem, motorem Newcomen. Profesor John Anderson, který předvedl motor na hodinách fyziky, jej potřeboval opravit. Watt provedl opravu, ale byl ohromen tím, jak málo práce motor dokázal.
V té době se motory Newcomen v Británii používaly 50 let a nikdo nenašel způsob, jak je vylepšit.Pracovali na principu, že píst ve válci byl poháněn jedním směrem proudem páry, který ohříval vzduch ve válci a rozšiřoval jej; místo páry by se vstřikovala studená voda, aby se ochladil vzduch ve válci, čímž by se vytvořilo částečné vakuum, které by vytáhlo píst zpět v opačném směru, připravené na to, aby cyklus znovu začal vstřikováním horké páry.
Watt se rozhodl, že dokáže vyrobit lepší motor. Myslel na něco jiného a experimentoval ve své dílně s vodou a párou v kovových nádobách.
Po dvou letech experimentování a přemýšlení měl Watt svůj okamžik Eureky.
Díky svému vědeckému porozumění chování vody a principu latentního tepla si uvědomil, že problém parního stroje Newcomen byl následující: teplo bylo používáno motorem k výrobě páry, ale když pára udělala svou práci, válec byl ochlazen vodou. Zahřívání a chlazení stejného válce pro každý zdvih pístu bylo z hlediska energie potřebné k tomu velmi nákladné.
Podle Wattových vlastních slov mírně modernizováno:
Napadl mě nápad, že jako pára je plyn, do kterého se vrhne vakuum, a kdybych spojil válec motoru s nádobou při nízkém tlaku, proudila by do něj pára. Pára by tam kondenzovala a neochladila by válec motoru. Pak jsem viděl, že se musím zbavit kondenzované páry z válce.
Steam Engine Jamese Watta
Watt přepracoval engine. Jeho myšlenka byla, že tlak vzduchu zatlačí píst do částečného vakua generovaného při kondenzaci páry na kapalnou vodu. Pára se ve Wattově kondenzátoru, který byl obklopen studenou vodou, změnila na vodu.
Procesu pomohlo vakuové čerpadlo připojené ke kondenzátoru, které odebíralo horkou vodu vyrobenou kondenzační párou a dopravovalo ji zpět, ještě horkou, do kotle připraveného k přeměně zpět na páru.
Zatímco Watt udržoval chladič chladný, uvědomil si také důležitost udržování pístu / pracovního válce horký: obklopil je horkým parním pláštěm.
Do konce roku 1765 postavil 29letý Watt svůj první malý parní stroj se samostatnou kondenzační komorou a parním pláštěm. Začátek průmyslové revoluce se blížil, ale ještě nezačal.
V roce 1769, ve věku 33 let, si Watt nechal patentovat svůj nový motor.
Boultonův & wattový motor v Birminghamu v Anglii, postavený během Wattova života v roce 1817. Obrázek Chris Allen.
Od malých motorů po průmyslovou velmoc
Watt vlastnil jeden z nejdůležitějších patentů v historii lidstva. Prodal jej Johnu Roebuckovi, jehož továrna zkrachovala.
Matthew Boulton z Birminghamu koupil patentová práva na Wattův parní stroj.
V roce 1775 oslavil Watt své 39. narozeniny a zahájil velmi úspěšné 25leté partnerství se společností Boulton. Partnerství bylo dokonalou kombinací Wattovy vědecké a technické vynalézavosti a Boultonových továrních a obchodních dovedností.
Jedenáct let poté, co Watt postavil svůj první malý parní stroj, začaly být instalovány jeho motory, které čerpaly vodu z dolů. Roční poplatek, který majitelé dolů za stroje zaplatili, představoval jednu třetinu hodnoty úspory paliva, kterou tyto stroje dosáhly.
Zprávy o nových superefektivních motorech se šířily rychle as příchodem Wattovy páry motorů, začala průmyslová revoluce.
Úspěch Watta a Boultona měl na cestě pár škytav. V roce 1791 museli vyzbrojit své dělníky proti čtyřdenní vzpouře, v níž byli vědci a intelektuálové konkrétním cílem.
Jak roky ubíhaly, Boulton & Watt motory si našly cestu do stále více aplikací a Spojené království se zmocnila průmyslová revoluce. Boulton a Watt začali vyvážet své nové technologie do celého světa.
Nová odvětví začala do atmosféry uvolňovat větší množství oxidu uhličitého, než měla předchozí lidská činnost. Tento trend pokračuje i dnes.
James Watt v pozdějším životě
Konec, ale ne dříve, než došlo k dalšímu zásadnímu novému designu motoru!
V roce 1800, ve věku 64 let a velmi bohatý, odešel Watt do důchodu. Jeho patent vypršel a on a Matthew Boulton předali své partnerství svým synům, Jamesi Wattovi Juniorovi a Matthewovi Robinsonovi Boultonovi, kteří v něm úspěšně pokračovali.
„James Watt byl stejně významný jako přírodní filozof a chemik; jeho vynálezy dokazují jeho hluboké znalosti těchto věd a tuto zvláštní vlastnost génia – jejich spojení pro praktickou aplikaci.”
Watt pokračoval ve výzkumu v důchodu. Patentoval si svůj kopírovací stroj, dvojčinný motor, rotační motor a indikátor tlaku páry.
Rotační motor byl zásadní, protože umožňoval motorům pohánět kola spíše než jednodušší čerpací pohyb nahoru a dolů u dřívějších strojů.
James Watt zemřel v roce 1819 ve věku 83 let. mentální síla neklesla. Jeho mysl byla až do konce břitva.