James Watt는 산업 혁명의 아버지였습니다. 발명가, 엔지니어 및 과학자. 농업을 기반으로하는 세상에서 엔지니어링과 기술을 기반으로하는 세상으로 바꾸는 데있어 그의 중요한 역할은 전력 단위 인 와트로 인식됩니다.
James Watt의 발명과 발견에 대한 빠른 가이드
James Watt :
• 산업 혁명을 시작으로 증기 엔진을 획기적으로 개선했습니다.
• 계속해서 새로운 아이디어와 발명품을 만들어 냈고 결국 엔진이 이전 엔진보다 80 % 적은 연료.
• 훨씬 더 높은 효율이 가능한 고압 증기 엔진을 발명했지만 당시의 기술로는 안전하게 작동 할 수 없었습니다.
• 도입 엔진의 출력을 설명하는 단어 마력. 엔진 출력은 여전히 마력으로 평가되지만 일반적으로 전력을 측정하기 위해 일반적으로 와트를 사용합니다.
• 물이 산소와 결합 된 수소로 만들어 졌다고 제안한 최초의 사람입니다.
• 잠열의 과학적 개념을 독자적으로 발견했습니다.
• 통신문, 책 페이지 및 그림을 복사하기 위해 복사기와 기능이 비슷한 세계 최초의 복사기를 발명했습니다.
초기
James Watt는 1736 년 영국 스코틀랜드 그리 녹에서 태어났습니다. 그는 성공적인 가정에서 왔습니다. 그의 할아버지 인 Thomas는 수학을 가르쳤습니다. 그의 아버지 제임스는 배를 만드는 목수였습니다.
그의 어머니 인 Agnes Muirhead는 교육을 잘 받았습니다. 그녀는 그에게 읽기를 가르쳤고 그의 아버지는 그에게 산술과 쓰기를 가르쳤다.
James는 고등학교에서 수학, 과학 및 공학 분야에서 뛰어 났지만 그의 언어 능력은 그다지 인상적이지 않았습니다. 그의 건강은 종종 가난했고, 그의 배움의 대부분은 집에서 이루어졌고, 그는 어선이 항구로 돌아 오는 것을 보며 휴식을 취했고 아메리카에서 담배를 들고 도착하는 대형 범선을 보았습니다. 어느 날 그의 창의력 덕분에 이와 같은 배는 돛이 아닌 엔진으로 구동 될 것입니다.
18 세에 어머니의 죽음과 침몰 한 배는 그의 어머니에게 큰 재정적 부담을 안겨주었습니다. 가족, 제임스는 대학 진학 계획을 포기했습니다. 대신 그는 런던에서 수학 및 해상 도구를 전문으로하는 과학 도구 제작자로 교육을 받았습니다. 2 개월 만에 그의 기술은 2 년 동안 훈련을받은 다른 사람들보다 더 높았습니다. 그의 뛰어난 손 기술은 이전에 그리 녹에있는 아버지의 조선소에서 일하는 사람들이 언급 한 바 있습니다.
런던에서 1 년을 보낸 후 그는 글래스고 대학에서 천문학 부서의 도구를 수리하는 일을했습니다.
글래스고 대학교
글래스고에서 친구를 사귀고 지식을 쌓고 새로운 기술 개발 대학
Watt의 악기 작업이 너무 좋았 기 때문에 대학의 교수들은 그가 계속 그곳에서 계속 일하기를 원했기 때문에 대학에 워크숍을 열도록 초대했습니다. 그들은 곧 워크숍의 청년이 놀랍도록 똑똑하다는 것을 깨달았습니다. 그들은 그에게 그들의 일에 대해 논의하기 시작했습니다. 수학과 물리학을 전공 한 학생들은 Watt가 자신의 과목에 대해 자신보다 더 많은 것을 배웠다는 사실을 발견했습니다.
그는 또한 더 많은 과학 문헌을 읽기 위해 독일어와 이탈리아어를 가르치면서 이전의 열악한 언어 능력을 극복했습니다.
워크숍의 James Watt
Watt는 Adam Smith와 친구가되었습니다. 경제학 학문을 창시하고 국가 부를 썼습니다. 그는 또한 마그네슘을 발견하고 Watt와는 별개로 잠열의 개념을 발명 한 화학자 Joseph Black과 친구가되었습니다.
23 세의 James 인 글래스고에 도착한 지 4 년 후인 1759 년 와트는 증기 엔진에 관심을 갖게되었습니다.
이것은 대학의 또 다른 친구 인 John Robinson 교수가 증기 구동 자동차의 가능성에 대해 그와 논의했을 때 발생했습니다. 자동차에 대한 그들의 생각은 비실용적 이었지만 와트의 비옥 한 마음 속에 씨앗이 뿌려졌습니다.
로빈슨 교수도 가만히 서 있지 않았습니다. 그는 전기력에 대한 역 제곱 법칙을 발표 한 최초의 사람이었으며 사이렌을 발명했습니다.
The Coming of Steam
1763 년 27 세의 나이로 Watt는 접촉했습니다. 작동하는 증기 엔진 인 Newcomen 엔진으로. 물리학 수업에서 엔진을 시연 한 John Anderson 교수는 수리가 필요했습니다. 와트는 수리를했지만 엔진이 할 수있는 일이 얼마나 적은지에 놀랐습니다.
그 당시 Newcomen 엔진은 영국에서 50 년 동안 사용되어 왔으며 아무도 개선 할 방법을 찾지 못했습니다.그들은 실린더의 피스톤이 실린더의 공기를 가열하여 팽창시키는 증기 분사에 의해 한 방향으로 구동된다는 원리를 연구했습니다. 실린더의 공기를 식히기 위해 증기 대신 냉수가 주입되어 부분 진공이 생성되어 피스톤을 다른 방향으로 끌어 당기고 뜨거운 증기를 주입하여 사이클을 다시 시작할 준비를합니다.
Watt는 더 나은 엔진을 만들 수 있다고 결정했습니다. 그는 다른 것에 대해 거의 생각하지 않았고, 작업장에서 금속 용기에 물과 증기를 넣어 실험했습니다.
2 년간의 실험과 생각 끝에 Watt는 유레카 순간을 보냈습니다.
물의 거동과 잠열 원리에 대한 과학적 이해를 바탕으로 그는 Newcomen 증기 엔진의 문제가 다음과 같음을 깨달았습니다. 엔진이 증기를 생성하기 위해 열을 사용했지만 증기는 그 일을 마쳤습니다. 실린더는 물로 냉각되었습니다. 모든 피스톤 스트로크에 대해 동일한 실린더를 가열 및 냉각하는 데 필요한 에너지 측면에서 매우 비용이 많이 듭니다.
Watt의 말로, 약간 현대화되었습니다.
증기가 가스처럼 솟구쳐 들어갈 것이라는 생각이 떠 올랐습니다. 저압에서 엔진의 실린더를 용기에 연결하면 증기가 그 안으로 돌진합니다. 증기는 그곳에서 응축되어 엔진 실린더를 식 히지 않습니다. 실린더에서 응축 된 증기를 제거해야한다는 것을 알았습니다.
James Watt의 Steam Engine
Watt는 엔진을 재 설계했습니다. 그의 아이디어는 증기가 액체 물로 응축 될 때 생성되는 부분 진공 상태로 피스톤을 밀어 넣는 것이 었습니다. 이 증기는 차가운 물로 둘러싸인 Watt의 응축기에서 물로 변했습니다.
이 프로세스는 응축기에 연결된 진공 펌프를 통해 응축 증기로 생성 된 뜨거운 물을 받아 증기로 다시 전환 할 준비가 된 보일러로 다시 돌려 보냈습니다.
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Watt는 콘덴서를 차갑게 유지하면서 피스톤 / 작동 실린더를 뜨겁게 유지하는 것의 중요성을 깨달았습니다. 그는이를 뜨거운 스팀 재킷으로 둘러 쌌습니다.
1765 년 말에 29 세의 Watt는 별도의 응축 챔버와 스팀 재킷을 갖춘 최초의 소형 증기 엔진을 제작했습니다. 산업 혁명의 시작은 가까워졌지만 아직 시작되지 않았습니다.
33 세의 나이 인 1769 년 Watt는 새로운 엔진에 대한 특허를 받았습니다.
Boulton & 1817 년 Watt의 생애 동안 제작 된 영국 버밍엄의 와트 엔진. 이미지 : Chris Allen.
소형 엔진에서 산업용 초강력까지
Watt는 인류 역사상 가장 중요한 특허 중 하나를 소유했습니다. 그는 공장이 파산 한 John Roebuck에게 그것을 팔았습니다.
버밍엄의 Matthew Boulton은 Watt의 증기 엔진에 대한 특허권을 인수했습니다.
1775 년 와트는 39 번째 생일을 축하하고 Boulton과 25 년간의 성공적인 파트너십을 시작했습니다. 파트너십은 Watt의 과학 및 엔지니어링 독창성과 Boulton의 공장 및 상업 기술의 완벽한 조합이었습니다.
Watt가 최초의 소규모 증기 엔진을 만든 지 11 년 후, 그의 엔진은 광산에서 물을 펌핑하기 위해 설치되기 시작했습니다. 광산 소유주가 기계에 지불 한 연간 수수료는 기계로 인한 연료 절감 가치의 3 분의 1이었습니다.
새로운 초 고효율 엔진에 대한 뉴스가 빠르게 퍼지고 Watt의 증기가 등장합니다. 엔진, 산업 혁명이 시작되었습니다.
Watt와 Boulton의 성공에는 몇 가지 문제가있었습니다. 1791 년에 그들은 과학자와 지식인이 특정 표적이 된 4 일간의 폭동에 맞서 노동자들을 무장시켜야했습니다.
세월이 흐르면서 Boulton & Watt 엔진은 점점 더 많은 응용 분야로 진출했고 영국은 산업 혁명에 사로 잡혔습니다. Boulton과 Watt는 전 세계에 새로운 기술을 수출하기 시작했습니다.
새로운 산업은 이전의 인간 행동보다 더 많은 양의 이산화탄소를 대기로 방출하기 시작했습니다. 이러한 추세는 오늘날에도 계속되고 있습니다.
노년의 James Watt
끝, 그러나 또 다른 중요한 새로운 엔진 설계 이전이 아닙니다!
1800 년 64 세의 매우 부유 한 Watt는 은퇴했습니다. 그의 특허는 만료되었고, 그와 Matthew Boulton은 그들의 아들 James Watt Junior와 Matthew Robinson Boulton에게 파트너십을 넘겼습니다.
“제임스 와트 (James Watt)는 자연 철학자이자 화학자로서 똑같이 구별되었습니다. 그의 발명품은 이러한 과학에 대한 그의 심오한 지식과 천재의 독특한 특성을 보여줍니다. 실제 적용을위한 이들의 결합.”
Watt는 은퇴 할 때까지 연구 작업을 계속했습니다. 그는 복사기, 더블 액션 엔진, 로터리 엔진 및 증기압 표시기에 대한 특허를 받았습니다.
로터리 엔진은 이전 기계의 단순한 업다운 펌핑 동작이 아닌 휠을 구동 할 수 있었기 때문에 매우 중요했습니다.
James Watt는 1819 년 83 세의 나이로 사망했습니다. 정신력은 감소하지 않았습니다. 그의 마음은 끝까지 날카로 웠습니다.