ジェームズワットは産業革命の父でした。発明家、エンジニア、科学者。私たちの世界を農業に基づく世界から工学と技術に基づく世界に変えるという彼の重要な役割は、電力の単位であるワットで認識されています。
ジェームズワットの発明と発見のクイックガイド
ジェームズワット：
•蒸気機関を根本的に改善し、産業革命を開始しました。
•新しいアイデアや発明の流れを生み出し続け、最終的にはエンジンに必要なものが生まれました。以前のエンジンよりも燃料が80％少なくなりました。
•さらに高い効率が可能な高圧蒸気エンジンを発明しましたが、当時の技術では安全に運転することができませんでした。
•導入エンジンの出力を表す「馬力」という言葉。現在、電力の測定には一般的にワットを使用していますが、エンジンの電力は依然として馬力で評価されることがよくあります。
•水は水素と酸素を組み合わせたものであると提案した最初の人物です。
•潜在熱の科学的概念を独自に発見しました。
•コピー機と機能が似ている、通信文、本のページ、写真のコピーを作成する世界初のコピー機を発明しました。
初期
ジェームズワットは、1736年にスコットランドのグリノックで生まれました。彼は成功した家族から来ました。彼の祖父、トーマスは数学を教えました。彼の父、ジェームズは船を造った大工でした。
彼の母親であるアグネスミュアヘッドは十分な教育を受けていました。彼女は彼に読むことを教え、彼の父は彼に算数と書くことを教えた。
ジェームズは高校で数学、科学、工学に優れていましたが、彼の言語スキルはそれほど印象的ではありませんでした。彼の健康状態はしばしば貧弱であり、彼の学習の多くは自宅で行われ、そこで彼は漁船が港に戻ってくるのを見てリラックスし、大型帆船が南北アメリカからタバコを持って到着しました。ある日、彼の独創的な精神のおかげで、このような船は帆ではなくエンジンで動くようになりました。
18歳のとき、母親の死後、船が沈没し、彼に大きな経済的負担がかかりました。家族、ジェームズは大学に行く彼の計画をあきらめました。代わりに、彼はロンドンで数学および航海機器を専門とする科学機器メーカーとして訓練を受けました。 2か月以内に、彼のスキルは2年間トレーニングを受けていた他の人よりも高かった。彼の卓越した手のスキルは、以前、グリノックにある父親の造船所の労働者からコメントされていました。
ロンドンで1年過ごした後、グラスゴー大学で天文学部の器具を修理する仕事を見つけました。
グラスゴー大学
グラスゴーで友達を作り、知識を深め、新しいスキルを開発する大学
ワットの楽器の仕事はとても良かったので、大学の教授たちは彼を永久にそこで働き続けたいと思ったので、大学にワークショップを設立するように彼を招待しました。彼らはすぐに、ワークショップの若い男が非常に頭が良いことに気づきました。彼らは彼に彼らの仕事について話し合うように呼びかけ始めました。数学と物理学の学生は、ワットが自分たちの主題について自分たちよりも多くを学んだことに気づきました。
彼はまた、以前の貧弱な言語スキルを克服し、より多くの科学文献を読むためにドイツ語とイタリア語を学びました。
ワークショップでのジェームズワット
ワットはアダムスミスと友達になりました。経済学の学問分野を創設し、国富論を書いた人。彼はまた、マグネシウムを発見し、ワットとは無関係に潜熱の概念を発明した化学者ジョセフブラックとも友達になりました。
グラスゴーに到着してから4年後の1759年、23歳のジェームズワットは蒸気機関に興味を持つようになりました。
これは、大学の別の新しい友人であるジョンロビンソン教授が、蒸気駆動車の可能性について彼と話し合ったときに起こりました。彼らの車のアイデアは実用的ではありませんでしたが、ワットの肥沃な精神に種が蒔かれました。
ロビンソン教授もじっと立っていませんでした。彼は電気力の逆二乗の法則を発表した最初の人物であり、サイレンを発明しました。
蒸気の到来
1763年、27歳で、ワットは接触しました。作動中の蒸気エンジン、ニューコメンエンジンを備えています。物理学の授業でエンジンのデモを行ったジョン・アンダーソン教授は、エンジンの修理が必要でした。ワットは修理をしましたが、エンジンの仕事がいかに少ないかに驚いていました。
当時、ニューコメンエンジンは英国で50年間使用されており、誰もそれらを改善する方法を見つけていませんでした。彼らは、シリンダー内のピストンが、シリンダー内の空気を加熱して膨張させる蒸気のジェットによって一方向に駆動されるという原理に取り組みました。蒸気の代わりに冷水を注入してシリンダー内の空気を冷却し、部分的な真空を作り出してピストンを反対方向に引き戻し、高温蒸気の注入でサイクルを再開できるようにします。
ワットは、より良いエンジンを作ることができると判断しました。彼は他にほとんど何も考えず、金属製の容器に水と蒸気を入れてワークショップで実験しました。
2年間の実験と思考の後、ワットはユーレカの瞬間を過ごしました。
水の挙動と潜熱の原理を科学的に理解した彼は、ニューコメン蒸気エンジンの問題は次のとおりであることに気づきました。エンジンが蒸気を生成するために熱を使用しましたが、蒸気はその仕事をしました、シリンダーは水で冷やされました。ピストンストロークごとに同じシリンダーを加熱および冷却することは、それを行うために必要なエネルギーの点で非常にコストがかかりました。
ワット自身の言葉で、少し近代化されました：
蒸気はガスであるため、突入するという考えが思い浮かびました。真空で、エンジンのシリンダーを低圧の容器に接続すると、蒸気がそこに突入します。蒸気はそこで凝縮し、エンジンシリンダーを冷却しません。次に、シリンダーから凝縮した蒸気を取り除く必要があることがわかりました。
ジェームズワットの蒸気機関
ワットはエンジンを再設計しました。彼の考えは、蒸気が液体の水に凝縮するときに発生する部分的な真空に空気圧がピストンを押し込むというものでした。蒸気は、冷水に囲まれたワットの復水器で水に変わりました。
このプロセスは、復水器に接続された真空ポンプによって支援されました。この真空ポンプは、凝縮蒸気によって生成された温水を受け取り、まだ熱いままボイラーに戻し、蒸気に戻す準備をしました。
コンデンサーを冷たく保ちながら、ワットはピストン/作動シリンダーを熱く保つことの重要性にも気づきました。彼はこれらを熱い蒸気ジャケットで囲みました。
1765年の終わりまでに、29歳のワットは、独立した凝縮室と蒸気ジャケットを備えた最初の小規模蒸気エンジンを製造しました。産業革命の始まりは近づいていましたが、まだ始まっていませんでした。
1769年、33歳で、ワットは新しいエンジンの特許を取得しました。
ボールトン&イギリスのバーミンガムにあるワットエンジン。1817年にワットの生涯の間に製造されました。画像：ChrisAllen。
小規模エンジンから産業超大国まで
ワットは、人類の歴史上最も重要な特許の1つを所有していました。彼はそれをジョン・ローバックに売りました。ジョン・ローバックの工場は倒産しました。
バーミンガムのマシューボールトンがワットの蒸気機関の特許権を購入しました。
1775年、ワットは39歳の誕生日を祝い、ボールトンとの25年間のパートナーシップで大成功を収めました。このパートナーシップは、ワットの科学的および工学的創意工夫と、ボールトンの工場および商業スキルの完璧な組み合わせでした。
ワットが最初の小規模蒸気エンジンを製造してから11年後、彼のエンジンは鉱山から水を汲み上げるために設置され始めました。鉱山の所有者が機械に支払った年会費は、機械が行った燃料節約の価値の3分の1でした。
新しい超効率的なエンジンのニュースは急速に広まり、ワットの蒸気の到来とともにエンジン、産業革命が始まりました。
ワットとボールトンの成功には、途中でいくつかの問題がありました。 1791年、彼らは科学者と知識人が特定の標的となった4日間の暴動に対して労働者を武装させなければなりませんでした。
年月が経つにつれて、ボールトン&ワットエンジンはこれまで以上に多くの用途に使用され、英国は産業革命に巻き込まれました。ボールトンとワットは、新しい技術を世界中に輸出し始めました。
新しい産業は、以前の人間の行動よりも大量の二酸化炭素を大気中に放出し始めました。この傾向は今日も続いています。
後世のジェームズワット
終わりですが、別の重要な新しいエンジン設計の前ではありません！
1800年、64歳で、非常に裕福なワットは引退しました。彼の特許は失効し、彼とマシュー・ボールトンは彼らの息子であるジェームズ・ワット・ジュニアとマシュー・ロビンソン・ボールトンにパートナーシップを渡し、彼らはそれを成功裏に続けました。
「ジェームズワットは、自然哲学者および化学者として同様に区別されました。彼の発明は、これらの科学に関する彼の深い知識と、天才の独特の特徴を示しています。実用化のためのそれらの結合。」
ワットは引退後も研究を続けました。 彼は自分の複写機、複動式エンジン、ロータリーエンジン、蒸気圧計の特許を取得しました。
ロータリーエンジンは、以前の機械の単純な上下のポンピング動作ではなく、エンジンが車輪を駆動できるようにするため、非常に重要でした。
ジェームズワットは1819年に、83歳で亡くなりました。 精神力は衰えていませんでした。 彼の心は最後まで非常に鋭かった。