Ik wil alles weten

James Watt

Pin
Send
Share
Send


James Watt (19 januari 1736 - 25 augustus 1819)1 was een Schotse uitvinder en ingenieur wiens verbeteringen aan de stoommachine veel van de stimulans voor de industriële revolutie vormden. Zijn uitvinding bracht de motor uit afgelegen kolenvelden en naar fabrieken, waar werk kon worden gedaan op grote schaal, bijna het hele jaar door, met een veel hogere efficiëntie. De stoommachine werd gebruikt in de locomotief en de stoomboot, wat leidde tot de revolutie in transport. Bovendien leidden hogere eisen voor nauwkeurige bewerking tot een cascade van gereedschappen die werden gebruikt om betere machines te produceren. Tegelijkertijd richtte de stoommachine van Watt de aandacht op de processen van het omzetten van warmte in mechanisch werk. Het inspireerde Sadi Carnot's baanbrekende werk op het gebied van de efficiëntie van warmtemotoren, wat leidde tot de ontwikkeling van het gebied van de fysica dat bekend staat als thermodynamica.

Biografie

Vroege jaren

Een standbeeld in het James Watt College-gebouw markeert de plaats van zijn geboorteplaats.

Watt werd geboren op 19 januari 1736 in Greenock, een zeehaven aan de Firth of Clyde, in Schotland. Zijn grootvader was een landmeet- en navigatie-instructeur, terwijl zijn vader nautische instrumenten vervaardigde en scheepsbouwer, reder en aannemer was. Watt's moeder, Agnes Muirhead, kwam uit een voorname familie en was goed opgeleid. Zijn beide ouders waren presbyterianen.

Watt ging onregelmatig naar school, vooral omdat hij last had van migraine. Vanwege deze zwakheid ontving hij het grootste deel van zijn opleiding thuis. De vader van Watt richtte een kleine werkbank op voor zijn zoon, die ernstig de vaardigheden van houtbewerking, metaalbewerking, instrumentbouw en modelbouw leerde en beoefende. Hij vertoonde grote handvaardigheid en aanleg voor wiskunde.

Toen hij zeventien was, stierf zijn moeder en begon de gezondheid van zijn vader te falen. Watt reisde naar Glasgow en ging in de leer bij een opticien. Daarna ging hij op advies van een vriend naar Londen en studeerde daar een jaar lang instrumentenbouw. Hoewel hij zijn vak leerde, spande de ongunstige werkomgeving zijn gezondheid en dwong hem terug te keren naar Schotland, waar hij herstelde. Na zijn herstel probeerde hij zich te vestigen als instrumentmaker in Glasgow. Ondanks dat er geen andere wiskundige instrumentmakers in Schotland zijn, blokkeerde het Glasgow Guild of Hammermen (alle ambachtslieden die hamers gebruikten) zijn certificering omdat hij niet minstens zeven jaar als leerling had gediend.

Watt werd uit deze impasse gered door hoogleraren aan de Universiteit van Glasgow, die hem in 1757 de mogelijkheid boden om een ​​kleine werkplaats binnen de universiteit op te zetten. Een van de professoren, de prominente fysicus en scheikundige Joseph Black, werd de vriend en mentor van Watt.

In 1764 trouwde Watt, net toen hij op het punt stond de motor van Newcomen aanzienlijk te verbeteren, met zijn neef, Margaret Miller, met wie hij vijf kinderen zou krijgen, van wie er twee zouden overleven tot volwassenheid.

Watt's eerste vrouw stierf in het kraambed in 1773 en in 1776 trouwde hij met zijn tweede vrouw, Ann MacGregor.

Naast het verbeteren van de stoommachine, nam Watt andere bezigheden op zich. In de jaren 1880 experimenteerde hij met de toepassing van chloorverbindingen op het bleekproces. Hij was ook de eerste die de samengestelde structuur van water voorstelde, hoewel de samenstellende elementen, zuurstof en waterstof, pas jaren later werden geïdentificeerd door de Franse wetenschapper Antoine Lavoisier.

Persoonlijkheid

Watt was een enthousiaste uitvinder, met een vruchtbare verbeelding die zijn werken soms in de weg stond, omdat hij altijd 'nog één verbetering' kon zien. Hij was bekwaam met zijn handen en ook in staat om systematische wetenschappelijke metingen uit te voeren die de verbeteringen die hij maakte konden kwantificeren en een beter begrip van het fenomeen waar hij mee samenwerkte produceren.

Watt was een heer, zeer gerespecteerd door andere prominente mannen van de industriële revolutie. Hij was een fellow van de Royal Society of Edinburgh en de Royal Society of London, lid van de Batavian Society en een van de slechts acht buitenlandse medewerkers van de Franse Academie van Wetenschappen. Hij was ook een belangrijk lid van de Lunar Society en was een veelgevraagd gesprekspartner en metgezel, altijd geïnteresseerd in het verruimen van zijn horizon. Hij was een nogal arme zakenman, en haatte vooral onderhandelingen en onderhandelingen met mensen die de stoommachine wilden gebruiken. Tot hij met pensioen ging, maakte hij zich altijd grote zorgen over zijn financiële zaken en maakte hij zich zorgen. Zijn persoonlijke relaties met zijn vrienden en partners waren altijd sympathiek en langdurig.

Latere jaren

Watt ging met pensioen in 1800, hetzelfde jaar dat zijn partnerschap met Boulton afliep, samen met de patentrechten op de stoommachine. De beroemde samenwerking werd overgedragen aan de mannenzonen, James Watt, Jr. en Matthew Boulton. William Murdoch, een oude medewerker van het bedrijf, werd partner en het bedrijf floreerde.

Watt bleef voor en tijdens zijn semi-pensionering andere uitvindingen produceren en patenteren. Hij bedacht een nieuwe methode voor het meten van afstanden per telescoop, een apparaat voor het kopiëren van letters, verbeteringen in de olielamp, een stoommangel en een machine voor het kopiëren van sculpturen.

Hij stierf in zijn huis, "Heathfield", in Handsworth, Staffordshire, op 25 augustus 1819, op 83-jarige leeftijd.

Stoommachine

Wist je dat de verbeteringen van James Watt aan de Newcomen-stoommachine veel van de stimulans voor de industriële revolutie vormden?

Tekst in het artikel

In 1761, vier jaar na het openen van zijn werkplaats, begon Watt te experimenteren met stoom nadat zijn vriend, professor John Robison, zijn aandacht erop vestigde. Op dit moment had Watt nog nooit een werkende stoommachine gezien, maar hij probeerde een model te bouwen. Het werkte niet naar tevredenheid, maar hij ging door met zijn experimenten en begon alles over stoom te lezen dat hij te pakken kon krijgen. Hij ontdekte onafhankelijk het belang van latente warmte - de warmte die werd geabsorbeerd of afgegeven zonder een verandering in temperatuur wanneer een substantie beweegt tussen de toestanden van vast, vloeibaar of gas - in het begrijpen van de motor. Onbekend voor Watt, had Black het principe enkele jaren eerder beroemd ontdekt. Watt vernam dat de universiteit een model Newcomen-motor bezat, maar het was in Londen voor reparaties.

Vernoemd naar zijn uitvinder, Thomas Newcomen, bestond de Newcomen-motor al sinds 1705, zonder aanzienlijk te worden verbeterd, en met succes toegepast bij de verwijdering van grondwater uit kolenmijnen.

De Newcomen-motor werkte door een zuigerkamer met stoom te vullen, die vervolgens zou worden gecondenseerd door koud water in de kamer te sprenkelen. De condenserende stoom zou een vacuüm produceren, waardoor de zuiger naar beneden wordt getrokken. De neerwaartse beweging trok één arm van een balk naar beneden, waarvan de opwaartse beweging van de andere arm zou worden verbonden met machines, zoals een pomp om water uit een kolenmijn te verwijderen. Het proces zou worden herhaald, waardoor een repetitieve wipactie ontstaat die de draaibare balk op en neer bewoog.

Watt overtuigde de universiteit om het kapotte model van de Newcomen-motor terug te brengen en repareerde het zelf in 1763. Het werkte nauwelijks en na veel experimenteren toonde hij aan dat ongeveer tachtig procent van de warmte van de stoom werd verbruikt bij het verwarmen van de zuiger cilinder.

Het kritische inzicht van Watt was om een ​​afzonderlijke kamer toe te voegen, de condensor genaamd, die via een pijp met de zuigercilinder was verbonden. Condensatie van de stoom zou in de condensor optreden, waardoor de temperatuur van de zuigercilinder op die van de ingespoten stoom kan worden gehouden en het warmteverlies tot een minimum kan worden beperkt. In 1765 produceerde Watt zijn eerste werkmodel op basis van dit principe.

Toen kwam er een lange strijd om een ​​volledige motor te produceren. Dit vereiste meer kapitaal, waarvan een deel van Black. Meer substantiële steun kwam van John Roebuck, de oprichter van de gevierde Carron Iron Works, in de buurt van Falkirk, met wie hij nu een partnerschap vormde. Maar de voornaamste moeilijkheid was het bewerken van de zuiger en cilinder. IJzerwerkers van die dag leken meer op smeden dan machinisten, dus de resultaten lieten te wensen over. Veel kapitaal werd besteed aan het nastreven van het baanbrekende patent, dat in die tijd een parlementaire handeling vereiste.

Watt zat vast in de grond en moest in 1866 als civiel ingenieur aan het werk gaan, werk dat hij acht jaar zou doen totdat er meer kapitaal beschikbaar kwam om zijn uitvindingen te ontwikkelen en te produceren. In 1767 reisde Watt naar Londen om het patent op zijn nieuwe uitvinding, die in 1769 werd verleend, te verkrijgen. Ondertussen ging Roebuck failliet en verwierf Matthew Boulton, eigenaar van de Soho-gieterij in de buurt van Birmingham, zijn patentrechten. Watt en Boulton vormden een enorm succesvol partnerschap dat de komende vijfentwintig jaar duurde.

Tijdens deze periode had Watt eindelijk toegang tot enkele van de beste ijzerbewerkers ter wereld. Het probleem van het vervaardigen van een grote cilinder met een nauw passende zuiger werd opgelost door John Wilkinson, die precisieboortechnieken had ontwikkeld voor het maken van kanonnen in Bersham, nabij Wrexham, Noord-Wales. Uiteindelijk werden in 1776 de eerste motoren geïnstalleerd en werkten ze in commerciële ondernemingen. Deze eerste motoren werden gebruikt voor pompen en produceerden alleen heen en weer gaande beweging. Bestellingen begonnen binnen te stromen en gedurende de volgende vijf jaar was Watt erg druk met het installeren van meer motoren, meestal in Cornwall, om water uit mijnen te pompen.

Het toepassingsgebied van de verbeterde stoommachine werd pas aanzienlijk verbreed nadat Boulton Watt aanspoorde om de heen en weer gaande beweging van de zuiger om te zetten om rotatievermogen te produceren voor slijpen, weven en frezen. Hoewel een slinger de logische en voor de hand liggende oplossing leek voor de conversie, werden Watt en Boulton hiervoor gestemd door een patent, wiens houder, John Steed, en zijn partners voorstelden om de externe condensor in licentie te geven. Watt verzette zich hiertegen en ze omzeilden het patent met hun zon- en planeetuitrusting in 1781.

In de komende zes jaar heeft Watt een aantal andere verbeteringen en aanpassingen aangebracht aan de stoommachine. Een dubbelwerkende motor, waarbij de stoom afwisselend op de twee zijden van de zuiger inwerkte, was één. Een smoorklep om het vermogen van de motor te regelen en een centrifugaalregelaar om te voorkomen dat deze "wegliep" waren erg belangrijk. Hij beschreef methoden om de stoom ruim te laten werken. Een samengestelde motor, die twee of meer motoren verbond, werd beschreven. In 1781 en 1782 werden hiervoor nog twee octrooien verleend. Talloze andere verbeteringen die de fabricage en installatie vergemakkelijken, werden continu doorgevoerd. Een daarvan was het gebruik van de stoomindicator, die een informatief grafiek opleverde van de druk in de cilinder ten opzichte van het volume, die hij als bedrijfsgeheim bewaarde. Deze verbeteringen samen zorgden voor een motor die ongeveer vijf keer zo efficiënt was in het gebruik van brandstof als de Newcomen-motor.

Vanwege het gevaar van exploderende ketels en de voortdurende problemen met lekken, was Watt in eerste instantie tegen het gebruik van hogedrukstoom. In wezen gebruikten al zijn motoren stoom bij bijna atmosferische druk.

In 1794 richtten de partners Boulton en Watt op om uitsluitend stoommachines te produceren. Tegen 1824 had het 1164 stoommachines geproduceerd. Boulton bleek een uitstekende zakenman te zijn en beide mannen verdienden uiteindelijk fortuinen.

Controverse

Zoals bij veel belangrijke uitvindingen, is er enige discussie over de vraag of Watt de oorspronkelijke, enige uitvinder was van enkele van de vele uitvindingen die hij had gepatenteerd. Het staat buiten kijf dat hij de enige uitvinder was van zijn belangrijkste uitvinding, de afzonderlijke condensor. Maar het was zijn gewoonte (van rond 1780) om ideeën van anderen die hem bekend waren, te vermijden door octrooien in te dienen met de bedoeling om de erkenning voor de uitvinding voor zichzelf veilig te stellen en ervoor te zorgen dat niemand anders in staat was om het te oefenen.

Sommigen beweren dat zijn verbod op zijn werknemer, William Murdoch, om met hogedrukstoom te werken aan zijn stoomlocomotieven experimenten de ontwikkeling ervan heeft vertraagd. Watt en Boulton vochten tegen rivaliserende ingenieurs zoals Jonathan Hornblower, die probeerden motoren te ontwikkelen die niet vies waren van hun patenten.

Watt patenteerde de toepassing van de zon- en planeetuitrusting op stoom in 1781, en een stoomlocomotief in 1784, die beide sterke claims hebben te zijn uitgevonden door Murdoch. Murdoch heeft de patenten echter nooit betwist en bleef het grootste deel van zijn leven werknemer van Boulton en Watt. De firma van Boulton en Watt bleef de zon- en planeetwielen gebruiken in hun rotatiemotoren lang nadat het patent voor de crank in 1794 was verlopen.

Nalatenschap

Standbeeld van James Watt aan Heriot-Watt University, Edinburgh

De verbeterde stoommachine van James Watt transformeerde de Newcomen-motor, die al 50 jaar nauwelijks was veranderd, in een krachtbron die de wereld van het werk transformeerde en was de belangrijkste innovatie die de industriële revolutie teweegbracht. Een belangrijk kenmerk van de uitvinding van Watt was dat het de motor uit de afgelegen kolenvelden naar fabrieken bracht, waar veel monteurs, ingenieurs en zelfs knutselaars werden blootgesteld aan de deugden en beperkingen. Het was een platform voor generaties uitvinders om te verbeteren. Het was voor velen duidelijk dat hogere drukken geproduceerd in verbeterde ketels motoren met een grotere efficiëntie zouden maken, en zou leiden tot de revolutie in transport die al snel in de locomotief en de stoomboot werd belichaamd.

De stoommachine maakte de bouw mogelijk van nieuwe fabrieken die, omdat ze niet afhankelijk waren van waterkracht, bijna overal konden worden geplaatst en het hele jaar door konden werken. Het werk werd uit de huisjes verplaatst, wat schaalvoordelen opleverde. Kapitaal zou efficiënter kunnen werken en de productieproductiviteit aanzienlijk verbeterd. Nieuwe vraag naar precieze bewerking produceerde een cascade van gereedschappen die kunnen worden gebruikt om betere machines te produceren.

Op het gebied van pure wetenschap richtte de stoommachine van Watt de aandacht op de processen van het omzetten van warmte in mechanisch werk. Het inspireerde het baanbrekende papier van Sadi Carnot over de efficiëntie van warmtemotoren, wat leidde tot de ontwikkeling van het fysica-veld dat bekend staat als thermodynamica. De krachteenheid die Watt ontwikkelde en aannam, de paardenkracht, is de kracht die wordt verbruikt om 33.000 pond in één minuut door één voet te tillen. De watt is een alternatieve energie-eenheid genoemd naar James Watt. Eén pk komt overeen met 745,7 watt.

Gedenktekens

Een standbeeld van James Watt staat buiten de centrale bibliotheek van Birmingham.

Watt werd begraven op het terrein van de St. Mary's Church, Handsworth, in Birmingham. Latere uitbreiding van de kerk, over zijn graf, betekent dat zijn graf nu is begraven binnen de kerk. Een standbeeld van Watt, Boulton en Murdoch staat in Birmingham. Hij wordt ook herinnerd door de Moonstones en een school wordt ter ere van hem genoemd, allemaal in Birmingham. Er zijn meer dan 50 wegen of straten in het Verenigd Koninkrijk naar hem vernoemd. Veel van zijn artikelen liggen in de centrale bibliotheek van Birmingham. Het huis van Matthew Boulton, Soho House, is nu een museum dat het werk van beide mannen herdenkt.

De locatie van de geboorte van James Watt in Greenock wordt herdacht door een standbeeld in de buurt van zijn geboorteplaats. Verschillende locaties en straatnamen in Greenock herinneren hem, met name de Watt Memorial Library, die in 1816 begon met Watt's schenking van wetenschappelijke boeken, en ontwikkeld als onderdeel van de Watt Institution door zijn zoon. De instelling werd uiteindelijk het James Watt College. In 1974 overgenomen door de lokale overheid, herbergt de bibliotheek nu ook de plaatselijke geschiedeniscollectie en archieven van Inverclyde, en wordt gedomineerd door een groot zittend standbeeld in de vestibule. Watt wordt bovendien herdacht door beeldhouwwerken in George Square, Glasgow en Princes Street, Edinburgh.

Het James Watt College is van zijn oorspronkelijke locatie uitgebreid met campussen in Kilwinning (North Ayrshire), Finnart Street en The Waterfront in Greenock en de sportcampus in Largs. De Heriot-Watt University in de buurt van Edinburgh was ooit de "Watt Institution and School of Arts" die in zijn geheugen werd genoemd, en fuseerde vervolgens met het George Heriot's Hospital voor behoeftige weeskinderen en de naam werd veranderd in Heriot-Watt College. Tientallen universiteits- en hogeschoolgebouwen (voornamelijk wetenschap en technologie) zijn naar hem vernoemd.

Het enorme schilderij, James Watt overweegt de stoommachine, van James Eckford Lauder, is nu eigendom van de National Gallery of Scotland.

Watt werd op de eerste plaats gerangschikt, samen met Edison, onder 229 belangrijke figuren in de geschiedenis van de technologie door Charles Murray's onderzoek naar geschiedschrijving in zijn boek, Menselijke prestaties. Watt stond op de 22e plaats in de lijst van Michael H. Hart van de meest invloedrijke figuren in de geschiedenis.

De SI-eenheid van vermogen, de "watt", is naar hem genoemd.

Een kolossaal standbeeld van hem door Chantrey werd in de abdij van Westminster geplaatst en op deze cenotaaf staat de inscriptie:

NIET OM EEN NAAM TE PERFECTEREN,
WAT MOET BESCHIKBAAR ZIJN TIJDENS DE VREDE KUNSTEN BLOEMEN,
MAAR TE TONEN
DIT MENS HEEFT DIE GEDAAN GELEERD
WIE VERDIENEN HUN DANKBAARHEID HET BEST,
DE KONING,
ZIJN MINISTERS, EN VEEL NOBLES
EN GEMEENSCHAPPEN VAN DE REALM
HEEFT DIT MONUMENT OPGENOMEN
JAMES WATT
WIE LEIDT DE KRACHT VAN EEN ORIGINEEL GENIUS
VROEGE UITGEDRAGEN IN FILOSOFISCH ONDERZOEK
TOT VERBETERING VAN
DE STOOMMACHINE
DE MIDDELEN VAN ZIJN LAND VERBETERD
VERHOOGDE DE KRACHT VAN DE MENS
EN NAAR EEN UITSTEKENDE PLAATS KOMEN
ONDER DE MEEST ILLUSTRIEUZE VOLGERS VAN WETENSCHAP
EN DE ECHTE VOORDELEN VAN DE WERELD
GEBOREN BIJ GREENOCK MDCCXXXVI
STIERF BIJ HEATHFIELD IN STAFFORDSHIRE MDCCCXIX

Notes

  1. ↑ Hoewel een aantal anderszins gerenommeerde bronnen zijn overlijdensdatum als 19 augustus 1819 vermelden, melden hedendaagse verslagen dat hij stierf op 25 augustus en begraven werd op 2 september. De datum 19 augustus is afkomstig uit de biografie Het leven van James Watt (1858) door James Patrick Muirhead. Het ontleent zijn (veronderstelde) legitimiteit aan het feit dat Muirhead een neef van Watt was en daarom goed geïnformeerd had moeten zijn. In de Muirhead-kranten wordt de datum van 25 augustus elders vermeld.

Referenties

  • Black, Newton Henry en Harvey Nathaniel Davis. Nieuwe praktische fysica: fundamentele principes en toepassingen in het dagelijks leven. New York: The Macmillan Company, 1931. ASIN B000GR813A
  • Carnegie, Andrew. James Watt. Vergeten boeken, 2012. ISBN 978-1451017441
  • Dickenson, H. W. James Watt: Craftsman and Engineer. Cambridge University Press, 2010. ISBN 978-1108012232
  • Gillispie, C. C. (ed.) Woordenboek van wetenschappelijke biografie. New York: Macmillan Pub Co., 1970. ISBN 978-0684101125
  • Hills, Richard L. James Watt, His Time in Scotland, 1736-1774 (Vol 1). Landmark Publishing Ltd., 2002. ISBN 978-1843060451
  • Marsden, Ben. De perfecte motor van Watt. New York: Columbia University Press, 2004. ISBN 978-0231131728
  • Muirhead, James Patrick. Oorsprong en voortgang van de mechanische uitvindingen van James Watt. TheClassics.us, 2013. ISBN 978-1230401423
  • Muirhead, J.P. 1858. Het leven van James Watt. Ulan Press, 2012. ASIN B009O5M9DS
  • Porter, Roy (ed.). Het biografische woordenboek van wetenschappers, 3e ed. New York: Oxford University Press, 2000. ISBN 978-0195216639
  • Glimlach, Samuel. Het leven van de ingenieurs. CreateSpace, 2011. ISBN 978-1466247505
  • "Sommige niet-gepubliceerde brieven van James Watt" in Journal of Institution of Mechanical Engineers. 1915. Londen.

Externe links

Alle links zijn opgehaald op 20 maart 2018.

  • BBC Geschiedenis: James Watt.

Pin
Send
Share
Send