James Watt volt az ipari forradalom atyja; feltaláló, mérnök és tudós. Döntő szerepe abban, hogy világunkat átalakítsa a mezőgazdaságról a mérnöki és technológiai alapokra, a hatalom egységében ismeri fel: a watt.
Gyors útmutató James Watt találmányaihoz és felfedezéseihez
James Watt:
• radikálisan továbbfejlesztette a gőzgépet, elindítva az ipari forradalmat.
• folytatta az új ötletek és találmányok sorozatának előállítását, amelynek eredményeként végül egy motor megkövetelte 80% -kal kevesebb üzemanyag, mint a korábbi motoroknál.
• kitalált nagy nyomású gőzgépeket, amelyek még nagyobb hatékonyságra képesek, de a korabeli technológia nem volt képes biztonságosan működtetni őket.
• bevezetve a lóerő szót a motor teljesítményének leírására. Ma általában wattot használunk az teljesítmény mérésére, bár a motor teljesítményét még mindig lóerőben adják meg.
• elsőként javasolta, hogy a víz hidrogénből és oxigénből álljon.
• önállóan fedezte fel a látens hő tudományos koncepcióját.
• Feltalálta a világ első fénymásolóhoz hasonló funkciójú másológépét levelezés, könyvoldalak és képek másolására.
Korai évek
James Watt 1736-ban született az Egyesült Királyságban, Skóciában, Greenockban. Sikeres családból származott. Nagyapja, Thomas matematikát tanított; apja, James, asztalos volt, aki hajókat épített.
Anyja, Muirhead Ágnes jól képzett volt. Olvasni tanította, míg apja számtant és írást.
James a középiskolában kiváló matematikával, természettudományokkal és mérnökökkel foglalkozott, de nyelvtudása kevésbé volt imponáló. Egészsége gyakran gyenge volt, és a tanulás nagy része otthon zajlott, ahol ellazult, figyelve a kikötőbe visszatérő halászhajókat és az Amerikából dohányzással érkező nagy vitorlás hajókat. Egy nap, ötletes elméjének köszönhetően, az ilyen hajókat inkább motorok hajtják, mintsem vitorlák.
Tizennyolc évesen, édesanyja halála után, és egy süllyedő hajó súlyos anyagi terhet rótt rá. család, James feladta egyetemi tanulmányait. Ehelyett matematikai és hajózási műszerekre specializálódott tudományos műszerészként Londonban. Két hónapon belül a képességei magasabbak voltak, mint mások, akik két évig voltak edzésen. Kivételes kézügyességét korábban édesapja greenocki hajógyárának munkatársai kommentálták.
Egy év londoni munka után a Glasgow Egyetemen dolgozott a csillagászati osztály műszereinek javításával.
Glasgowi Egyetem
Barátkozás, ismeretek építése és új készségek fejlesztése Glasgow-ban Egyetem
Watt hangszeres munkája olyan jó volt, hogy az egyetem professzorai állandóan ott akarták tartani őt, ezért meghívták, hogy hozzon létre műhelyt az egyetemen. Hamarosan rájöttek, hogy a műhelyben dolgozó fiatalember rendkívül intelligens. Felhívták, hogy beszélje meg munkájukat. A matematika és a fizika hallgatói úgy találták, hogy Watt többet tanult tantárgyaikról, mint amennyit.
Túljutott korábbi gyenge nyelvtudásán is, németül és olaszul tanította magát, hogy több tudományos irodalmat olvashasson.
James Watt műhelyében
Watt megbarátkozott Adam Smith-szel, aki megalapította a közgazdaságtan tudományos fegyelmét és megírta a Nemzetek gazdagságát. Barátságba került Joseph Black kémikussal is, aki felfedezte a magnéziumot, és Watttól függetlenül feltalálta a látens hő fogalmát.
1759-ben, négy évvel Glasgowba érkezése után, a 23 éves James Watt érdeklődni kezdett a gőzgépek iránt.
Ez akkor történt, amikor az egyetemen egy másik új barátja, John Robinson professzor megvitatta vele a gőzhajtású autó lehetőségét. Noha az autóval kapcsolatos ötleteik nem voltak praktikusak, Watt termékeny elméjébe magot vetettek.
Robinson professzor sem állt helyben. Elsőként tette közzé az elektromos erőkre vonatkozó inverz négyzet törvényt, és feltalálta a szirénát.
A gőz eljövetele
1763-ban, 27 éves Watt kapcsolatba került működő gőzgéppel, a Newcomen motorral. John Anderson professzornak, aki fizikaóráin bemutatta a motort, meg kellett javítani. Watt elvégezte a javítást, de csodálkozott azon, hogy a motor milyen kevés munkára képes.
Abban az időben a Newcomen motorokat 50 éve használták Nagy-Britanniában, és senki sem találta meg a módját azok fejlesztésére.Azon az elven dolgoztak, hogy a hengerben lévő dugattyút egy irányba hajtotta egy gőzfúvóka, amely a hengerben lévő levegőt hevítette, tágítva; hideg vizet injektálnak a gőz helyére, hogy lehűtse a henger levegőjét, ami részleges vákuumot eredményez, amely visszahúzza a dugattyút a másik irányba, és készen áll arra, hogy a ciklus újra kezdődjön a forró gőz befecskendezésével.
Watt úgy döntött, hogy jobb motort tud készíteni. Kevés másra gondolt, és műhelyében kísérletezett vízzel és gőzzel fémedényekben.
Két év kísérletezés és gondolkodás után Wattnak meglett az Eureka pillanata.
A víz viselkedésének és a látens hő elvének tudományos megértésével rájött, hogy a Newcomen gőzgép problémája a következő: hőt használt fel a motor gőz előállítására, de amikor gőz végezte munkáját, a hengert vízzel hűtötték le. Ugyanazon henger fűtése és hűtése minden dugattyúlökethez nagyon költséges volt a megvalósításához szükséges energia szempontjából.
Watt saját szavaival, kissé korszerűsítve:
Az az ötlet jutott eszembe, hogy mivel a gőz gáz, az belerohan egy vákuumot, és ha a motor hengerét alacsony nyomáson lévő edényhez kapcsolnám, a gőz beleáramlana. A gőz ott kondenzálódik, és nem hűti le a motorhengert. Ekkor láttam, hogy meg kell szabadulnom a henger kondenzált gőztől.
James Watt gőzgépe
Watt újratervezte a motort. Ötlete az volt, hogy a légnyomás a dugattyút egy részleges vákuumba nyomja, amikor a gőz folyékony vízbe kondenzálódik. A gőz vízzé változott Watt kondenzátorában, amelyet hideg víz vett körül.
A folyamatot a kondenzátorhoz csatlakoztatott vákuumszivattyú segítette, amely a kondenzációs gőz által előállított forró vizet elvitte és még forrón visszavitte a kazánba, hogy készen álljon a gőzgé történő visszanyerésre.
A kondenzátort hidegen tartva Watt felismerte a dugattyú / munkahenger melegségének fontosságát is: ezeket forró gőzköpennyel vette körül.
1765 végére egy 29 éves Watt megépítette első kisméretű gőzgépét, külön kondenzációs kamrával és gőzkabáttal. Az ipari forradalom kezdete egyre közeledett, de még nem kezdődött el.
1769-ben, 33 éves Watt szabadalmaztatta új motorját.
Boulton & Watt motor az angliai Birminghamben, Watt élete során, 1817-ben épült. Kép: Chris Allen.
A kis méretű motoroktól az ipari nagyhatalomig
Watt az emberiség történelmének egyik legfontosabb szabadalma. Eladta John Roebucknak, akinek gyára csődbe ment.
A birminghami Matthew Boulton megvásárolta Watt gőzgépének szabadalmi jogait.
1775-ben Watt ünnepelte 39. születésnapját, és nagy sikerű, 25 éves partnerségbe kezdett Boultonnal. A partnerség tökéletes kombinációja volt Watt tudományos és mérnöki találékonyságának, valamint Boulton gyári és kereskedelmi képességeinek.
Tizenegy évvel azután, hogy Watt megépítette első kisméretű gőzgépét, motorjait elkezdték beépíteni a bányákból a víz kiszivattyúzására. Az éves díj, amelyet a bányatulajdonosok fizettek a gépekért, a gépek által elért üzemanyag-megtakarítás értékének egyharmada volt.
Az új szuperhatékony motorok híre gyorsan terjed, és Watt gőzének megjelenésével. motorok, megindult az ipari forradalom.
Watt és Boulton sikerének volt néhány csuklása. 1791-ben négy napos zavargás ellen kellett fegyvereiket felfegyverezniük, amelynek során a tudósok és az értelmiségiek voltak a célpontok.
Az évek múlásával Boulton & Watt a motorok egyre több alkalmazásba találtak, és az Egyesült Királyságot az ipari forradalom fogta el. Boulton és Watt az egész világon elkezdték exportálni új technológiájukat.
Az új iparágak nagyobb mennyiségű szén-dioxidot kezdtek kibocsátani a légkörbe, mint a korábbi emberi cselekedetek. Ez a tendencia ma is folytatódik.
James Watt a későbbi életben
A vég, de nem egy újabb kulcsfontosságú új motortervezés előtt!
1800-ban, 64 éves és nagyon gazdag Watt nyugdíjba vonult. Szabadalma lejárt, és ő és Matthew Boulton átadták a partneri viszonyukat fiaiknak, James Watt Juniornak és Matthew Robinson Boultonnak, akik ezt sikeresen folytatták.
“James Wattot egyformán megkülönböztették természetfilozófusként és kémikusként; találmányai bizonyítják e tudományok mély ismeretét, és a zsenialitás azon sajátos jellemzőjét uniójuk gyakorlati alkalmazás céljából.”
Watt kutatómunkával folytatta nyugdíját. Szabadalmaztatta másológépét, kettős működésű motorját, rotációs motorját és gőznyomás-jelzőjét.
A forgómotor döntő jelentőségű volt, mert a korábbi gépek egyszerűbb fel-le pumpáló mozgása helyett a kerekek meghajtását tette lehetővé a motorok számára. a szellemi erő nem csökkent. Gondolata a végéig borotva volt.