James Watt Dcoetzee / Wikimedia Commons
James Watt war ein schottischer Erfinder, Maschinenbauingenieur und Chemiker, der vor allem für seine Arbeit an der ersten modernen Dampfmaschine der Welt bekannt war. Er modifizierte die Newcomen-Dampfmaschine, um ihre Effizienz durch sein kreatives Denken und seine wissenschaftlichen Kenntnisse im Instrumentendesign zu verbessern. James 'ArbeitDie Dampfmaschine würde sich als wesentlicher Beitrag zur Welt erweisen und nicht zuletzt dazu beitragen, die industrielle Revolution in Großbritannien und im Rest der Welt voranzutreiben.
James begann zunächst an der Universität von Glasgow mit dem Bau von Instrumenten. Währenddessen interessierte er sich für Dampfmaschinen. Er erkannte schnell, dass vorhandene Dampfmaschinen durch wiederholtes Kühlen und Wiedererhitzen des Zylinders Energie verschwendeten. Um dies zu lösen, führte er eineinfache, aber signifikante Verbesserung des Designs. Ein separater Kondensator. Dadurch wurde die Notwendigkeit vermieden, Energie zu verschwenden, und die Leistung, Effizienz und Kosteneffizienz von Dampfmaschinen wurden radikal verbessert.
James Watt würde das Motordesign im Laufe der Jahre schrittweise verbessern. Er fügte Drehbewegungen hinzu und erweiterte die Motoranwendungen auf Anwendungen, die über das reine Pumpen von Wasser hinausgehen. Watt würde versuchen, seine Erfindung zu kommerzialisieren, erlebte jedoch viele finanzielle Rückschläge. Das war, bis er eine Partnerschaft mit eingingMatthew Boulton in 1775 . Das Paar würde eine neue Firma gründen, Boulton und Watt, die schließlich sehr erfolgreich werden würde. Watt würde schließlich ein sehr reicher Mann werden.
Während seiner Pensionierung bastelte Watt weiter herum. Er entwickelte mehrere neue Erfindungen, aber keine davon war so bedeutend wie die Dampfmaschine. Er starb später im reifen Alter von 83 Jahren.
frühe Jahre
James Watt wurde am geboren 19. Januar 1736 in Greenock, Renfrewshire, Schottland. Sein Vater war Schatzmeister und Magistrat von Greenock. Er betrieb auch ein erfolgreiches Schiffs- und Hausbauunternehmen.
Seine Mutter, Agnes Muirhead, stammte aus einer angesehenen Familie und war gut ausgebildet. Beide Eltern waren Presbyterianer und starke Bündnispartner. Watt's Großvater, Thomas Watt, war tatsächlich Mathematiklehrer und Gerichtsvollzieher des Barons von Cartsburn. Interessanterweise angesichts der Tatsacheer wurde von religiösen Eltern erzogen, er wurde später ein Deist.
James 'Kindheit würde von Zahnschmerzen und Migräne geplagt sein. Aufgrund dieser Krankheit konnte er nicht regelmäßig zur Schule gehen. Aus diesem Grund wurde James anfangs von seinen Eltern zu Hause unterrichtet. Seine Mutter brachte James das Lesen bei, während sein Vater unterrichteteer rechnete und schrieb. Später besuchte er ein Gymnasium, wo er Latein, Griechisch und Mathematik lernte.
James Watt zeigte ein hohes Maß an handwerklicher Geschicklichkeit, technischen Fähigkeiten und einer Begabung für Mathematik. Andere Fächer wie Latein und Griechisch interessierten ihn nicht sehr.
Ein wichtiger Teil von James 'Ausbildung waren die Werkstätten seines Vaters. Hier arbeitete James mit seinen eigenen Werkzeugen, seiner Bank und sogar einer Schmiede. Er verbrachte seine Zeit in den Werkstätten damit, Modelle wie Kräne und Lauforgeln herzustellen. Er wurde schnell mit Schiffswerkstätten vertrautInstrumente auch.
Seine Zeit in den Werkstätten seines Vaters half ihm, zumindest zunächst schnell zu entscheiden, was er mit seinem Leben anfangen wollte. In James 'Teenagerjahren verlor sein Vater sein Erbe aufgrund von Handelskatastrophen und dem Tod seiner Mutter.
James wählt sein Schicksal
Mit 17 entschied sich James, ein Hersteller von mathematischen Instrumenten zu werden. James Watt zog zuerst nach Glasgow, wo einer der Verwandten seiner Mutter an der Universität lehrte. James lernte auch Robert Dick in Glasgow kennen. Dick ermutigte Watt, die Fähigkeiten des Instruments zu beherrschendurch den Umzug nach und die Arbeit als Lehrling in London. James handelte nach diesem Rat und in 1755 zog nach London, nachdem er einen willigen Meister gefunden hatte, der ihn unterrichtete.
Dieser willige Meister war ein John Morgan. Er war ein Instrumentenbauer, der sich bereit erklärte, ihn zu übernehmen, aber mit wenig Lohn. James würde lange Stunden ununterbrochen in einer kalten Werkstatt arbeiten. Aus diesem Grund verschlechterte sich sein Gesundheitszustand.
Seine Fähigkeiten übertrafen Johns andere Lehrlinge und er konnte seine Amtszeit in einem Jahr abschließen, das normalerweise bis zu sieben Jahre dauerte. James 'Gesundheit verschlechterte sich innerhalb eines Jahres, aber er hatte genug gelernt, um „genauso gut zu arbeiten wie die meisten Gesellen.Nach dieser Zeit kehrte James wieder nach Glasgow zurück.
Da James keine offizielle siebenjährige Ausbildung absolviert hatte Glasgow Guild of Hammerman die Organisation, die mit einem Hammer für einen Handwerker zuständig war blockierte seine Bewerbung, obwohl es zu diesem Zeitpunkt in Schottland keine Hersteller von mathematischen Instrumenten gab.
Watt's Situation wurde durch die Ankunft von astronomischen Instrumenten aus Jamaika verbessert, die der Universität von Glasgow vermacht wurden. Diese Instrumente erforderten fachmännische Aufmerksamkeit. Watt gelang es, sie wieder funktionsfähig zu machen und wurde entsprechend neu gezählt. Diese Instrumente wurden schließlich in der Macfarlane installiertObservatorium. Aufgrund seiner hervorragenden Arbeit an den Instrumenten boten ihm drei Professoren die Möglichkeit, einen kleinen Workshop innerhalb der Universität einzurichten.
Shop einrichten
Dies wurde in initiiert 1757 . Hier stellte er mathematische Instrumente wie Quadranten, Kompasse und Skalen her und verkaufte sie. Er half auch bei Demonstrationen. Während er auf dem Universitätscampus war, traf James viele Wissenschaftler und freundete sich insbesondere eng mit dem britischen Chemiker und Physiker an. Joseph Black.
Joseph entwickelte später das Konzept der latenten Wärme. James freundete sich auch mit dem berühmten Adam Smith an.
In 1758 James lernte John Craig kennen, einen lokalen Geschäftsmann und Architekten. Die beiden schlossen eine Partnerschaft, die es James ermöglichte, ein weiteres Geschäft in Glasgow zu eröffnen, um Musikinstrumente und Spielzeug zu verkaufen. Diese Partnerschaft dauerte sechs Jahre und das Paar beschäftigte sich schließlichbis zu 16 Arbeiter. Craig starb leider in 1765 . Einer ihrer Mitarbeiter, Alex Gardner, übernahm schließlich das Geschäft, das tatsächlich bis weit ins 20. Jahrhundert hinein bestand.
In 1764 Er heiratete seine Cousine Margaret Miller, die ihm sechs Kinder gebar, bevor sie neun Jahre später bei der Geburt starb.
James 'Motor
In 1764 James reparierte eine Newcomen-Dampfmaschine. Watt erkannte schnell, wie ineffizient das Design war, es verschwendete viel Dampf. James beschloss, mit dem Design zu ringen, um seine Effizienz zu verbessern. In 1765 er hat endlich eine Lösung gefunden.
Die Newcomen-Motor wurde fast 50 Jahre lang zum Pumpen von Wasser aus Minen verwendet. Das Design hatte sich in dieser Zeit kaum geändert.
James 'Idee war es, den Motor mit einem separaten Kondensator auszustatten. Dies sollte seine erste und größte Erfindung sein. Watt hatte bemerkt, dass das Problem mit der Newcomen-Dampfmaschine der Verlust von war. latente Wärme . Zu diesem Zeitpunkt befand sich das Verständnis der Dampfmaschine in einem sehr primitiven Zustand. Die Wissenschaft der Thermodynamik würde für mindestens weitere 100 Jahre nicht formalisiert.
James konnte das Modell reparieren, aber es funktionierte kaum. Er experimentierte weiter damit und stellte fest, dass bei jedem Zyklus etwa drei Viertel der Wärmeenergie des Motors für die Erwärmung des Motorzylinders verbraucht wurden. Diese Energie wurde verschwendet, weilSpäter im Zyklus wurde kaltes Wasser in den Zylinder eingespritzt, um den Dampf zu kondensieren und seinen Druck zu verringern. Durch wiederholtes Heizen und Kühlen des Zylinders verschwendete der Motor den größten Teil seiner Wärmeenergie, anstatt ihn in mechanische Energie umzuwandeln.
Dieser Verlust an latenter Wärme war nach James 'Meinung ein großer Defekt des Newcomen-Motors. Bei Watt-Lösung würde die Kondensation in einer Kammer erfolgen, die sich vom Hauptzylinder unterscheidet, aber mit dieser verbunden ist.
James kommt auf eine Idee
In 1765 , Watt wurde von der Inspiration getroffen. Er erkannte, dass der Dampf in einem separaten Zylinder neben dem Kolben kondensieren sollte. James erkannte auch, dass der Motor die Temperatur des Zylinders auf der gleichen Temperatur wie der eingespritzte Dampf halten mussteindem man es mit einem "Dampfmantel" umgibt.
Dies würde bedeuten, dass der Zylinder bei jedem Zyklus nur sehr wenig Energie absorbiert. Dies würde die Verfügbarkeit von Energie für nützliche Arbeiten erheblich erhöhen.
James traf später den britischen Arzt, Chemiker und Erfinder John Roebuck . John war der Gründer der Carron Works und er war es, der James ermutigte, seinen eigenen Motor zu bauen. James Watt und John gingen eine Partnerschaft ein, nachdem er einen kleinen Testmotor gebaut hatte. Sein Prototyp wurde von einigen ermöglichtDarlehen von Joseph Black.
Roebuck lebte zu dieser Zeit im Kinneil House, Bo'ness, und Watt arbeitete daran, den Motor in einem kleinen, an das Haus angrenzenden Cottage zu perfektionieren. Die Cottages-Hülle und ein sehr großer Teil eines seiner Experimente existieren noch heute.
Der Fortschritt des Motors wurde aufgrund der Schwierigkeit bei der Bearbeitung des Kolbens und des Zylinders für seinen Motor zum Stillstand gebracht. Die Eisenarbeiter waren zu dieser Zeit eher Schmieden ähnlich als moderne Maschinisten. Sie waren daher nicht in der Lage, die Komponenten mit ausreichend hoher Präzision herzustellen.
Im folgenden Jahr erteilte Watt das berühmte Patent für „Eine neu erfundene Methode zur Verringerung des Dampf- und Kraftstoffverbrauchs in Feuerwehrautos“. Dies wurde zu hohen Kapitalkosten verfolgt.
James bekommt einen Job
James Watt war in Geldnot geraten. Dies zwang ihn, Arbeit zu suchen. In 1766 Watt war Landvermesser geworden. Die nächsten acht Jahre seines Lebens wurden damit verbracht, Wege für Kanäle in Schottland zu markieren. Diese Arbeit hat seine Zeit stark gekostet und seine Arbeit an seiner neuen Dampfmaschine wurde stark zurückgeworfen.
Sein Partner Roebuck würde leider bankrott gehen 1772 . Ein englischer Hersteller und Ingenieur Matthew Boulton der auch Hersteller der Soho-Werke in Birmingham war, übernahm Roebucks Anteile an Watt's Patent. Nach acht Jahren Landvermessung war James mit dieser Aufgabe überfordert. Teilweise aufgrund seiner neuen Partnerschaft mit Boulton zog James nach Birmingham 1774 .
Seine Partnerschaft mit Boulton würde James Zugang zu einigen der besten Eisenarbeiter der Welt verschaffen. Dies half immens bei der Herstellung von Teilen mit der für seinen Motor erforderlichen Präzision.
James Watt Motor war ein sofortiger Treffer
James Watt's Patent wurde vom britischen Parlament in verlängert 1775 . Im selben Jahr würden Boulton und Watt eine offiziellere Partnerschaft eingehen, die mehr als 25 Jahre dauern würde. Die finanzielle Unterstützung, die Boulton gewährte, ermöglichte den raschen Fortschritt des Watt-Motors. So schnell, dass bis 1776 zwei Motoren waren installiert und voll funktionsfähig.
Ein Motor wurde geliefert und installiert, um Wasser in der Zeche Staffordshire zu pumpen. Der andere wurde zum Einblasen von Luft in Öfen in John Wilkinsons Schmieden verwendet. In 1776 James würde auch wieder mit seiner neuen Frau Ann MacGregor heiraten. Sie gebar ihm zwei weitere Kinder.
In den nächsten fünf Jahren bis zu 1781, James Watt verbrachte lange Zeit in Cornwall. Hier installierte und überwachte er zahlreiche Pumpmotoren für die lukrativen Kupfer- und Zinnminen der Region. James 'Motoren waren sehr gefragt, da Minenmanager nach Möglichkeiten suchten, Kosten zu senken, einschließlichBenzinpreis.
Franchising-Produktion
James Watt Die frühen Motoren wurden nicht direkt von Boulton und Watt hergestellt. Sie wurden vielmehr nach Zeichnungen und Plänen von Watt für die Herstellung durch andere lizenziert. James wurde häufig als beratender Ingenieur für ihre Produktion benötigt. Motormontageund Shakedown wurde zunächst von Watt persönlich überwacht. Später von anderen Männern in der Anstellung ihrer Firma.
Diese frühen Maschinen waren ziemlich groß. Eine der ersten hatte zum Beispiel einen Zylinder mit einem Durchmesser von 127 cm und eine Höhe von 7 Meter . Sie mussten in einem speziellen Gebäude montiert werden, um es unterzubringen. Boulton und Watt würden eine jährliche Zahlung für die Maschinen berechnen. Dies wurde festgelegt als 1/3 vom Wert der eingesparten Kohle im Vergleich zu einem vorhandenen Newcomen-Motor, der die gleiche Arbeit ausführt.
Watt war trotz seines wissenschaftlichen und technischen Scharfsinns kein Geschäftsmann. Er musste scharfe Verhandlungen führen, um angemessene Lizenzgebühren für seine Motoren zu erhalten. Trotzdem von 1780 James ging es finanziell ziemlich gut. Seinem Partner Boulton fiel es jedoch schwer, Kapital zu beschaffen. Im folgenden Jahr eröffnete Boulton einen neuen Markt in der Mais-, Malz- und Baumwollspinnerei.
Boulton entdeckt neue Möglichkeiten
James Watt wurde von Boulton aufgefordert, eine Form der Drehbewegung für seine Dampfmaschinen zu erfinden. Die Idee war, die Hin- und Herbewegung des Originals zu ersetzen. In 1781 genau das tat er. Sein sogenanntes Sonnen- und Planetengetriebe lieferte die Bewegung, mit deren Hilfe eine Welle für jeden Motorzyklus zwei Umdrehungen erzeugte.
In 1782 James war auf einer Rolle. Er erfand und patentierte den doppeltwirkenden Motor. Dieser Motor hatte einen Kolben, der sowohl drückte als auch zog. Der Motor erforderte eine neue Methode, um den Kolben fest mit dem Balken zu verbinden.
Seine Lösung wurde entwickelt in 1784 als er die Parallelbewegung erfand. Dies ist eine Anordnung von Pleueln, die die Kolbenstange in einer senkrechten Bewegung führten - was er als „eines der genialsten, einfachsten Mechanismen, die ich erfunden habe“ bezeichnete. Boulton schlug später vordie Notwendigkeit des Fliehkraftreglers für die automatische Steuerung der Motordrehzahl. Watt würde seine Vorschläge aufgreifen und sie erfolgreich anwenden in 1788 . Von 1790 Er hat auch ein Manometer erfunden und hinzugefügt. Damit ist das, was wir heute als Watt-Motor kennen, praktisch abgeschlossen.
spätere Jahre
Bestellungen für seinen Motor flossen schnell von Papierfabriken, Mühlen, Baumwollspinnereien, Eisenmühlen, Brennereien, Kanälen und Wasserwerken ein. So viele, dass von 1790 Watt war ein reicher Mann geworden. Er hatte bis heute herum empfangen £ 76.000 in Lizenzgebühren aus seinen Patenten gegenüber den vorhergehenden 11 Jahre . Seine späteren Jahre wurden jedoch nicht vollständig von seinen Dampfmaschinen verbraucht.
James Watt war Mitglied der Lunar Society in Birmingham. Dies war eine Gruppe von Schriftstellern und Wissenschaftlern, die die Wissenschaften und Künste voranbringen wollten. Watt verbrachte auch seine Zeit damit, mit der Stärke von Materialien zu experimentieren. James war auch häufig in die Rechtswissenschaften involviertVerfahren zum Schutz seiner Patente.
In 1785 Watt und Boulton wurden als Stipendiaten der Royal Society of London gewählt. Er verbrachte auch Zeit in den Ferien. Er kaufte sogar ein Anwesen in Doldowlod, Radnorshire. Von 1795 Watt begann sich langsam aus dem Geschäft zurückzuziehen. Von 1880 James näherte sich schnell dem Rentenalter. 1880 war auch das Jahr, in dem seine Patente und seine Partnerschaft abliefen.
Watt gründete eine neue Firma in 1794 , Boulton und Watt. Dieses Unternehmen baute die Soho-Gießerei, um Dampfmaschinen wettbewerbsfähiger herzustellen. Ungefähr zu dieser Zeit begann Watt's Sohn aus seiner ersten Ehe, James, ihm Probleme zu bereiten.
Familienprobleme
James Watt Junior war ein junger Sympathisant für die Französische Revolution. Er wurde im Parlament offen für seine Präsentation kritisiert. 1792, eine Ansprache der Manchester Constitutional Society an die Société des Amis de la Constitution the Jacobin Club in Paris.
Watt's langer Ruhestand wurde später auch durch den plötzlichen Tod eines anderen Sohnes aus seiner zweiten Ehe, Gregory, traurig. Er würde auch viele seiner alten und engsten Freunde überleben. Trotzdem reiste James nach Schottland, Frankreich und Deutschland, als der Vertrag von Amiens wurde angemeldet 1802 .
James Watt würde seine Arbeit in der Mansarde seines Hauses fortsetzen. Hier hatte er es als kleine Werkstatt gebaut und ausgestattet. James bastelte und erfand weiter und entwickelte tatsächlich eine Bildhauermaschine, mit der er originale Büsten und Figuren für Freunde reproduzierte.
James war auch als Berater der Glasgow Water Company tätig. Watt's Leistungen wurden in seinem Leben reichlich anerkannt. Er wurde zum Doktor der Rechtswissenschaften an der Universität von Glasgow ernannt. 1806 und ein ausländischer Mitarbeiter der Französischen Akademie der Wissenschaften in 1814 und ihm wurde eine Baronetz angeboten, die er ablehnte.
Tod und Vermächtnis
James Watt starb am 25. August 1819. Er war 83 Jahre alt.
James Watt's Dampfmaschine war eine wirklich bahnbrechende Entwicklung und wohl der Schlüssel zur industriellen Revolution. Seine Maschine wurde unglaublich beliebt und wurde in vielen Unternehmen im ganzen Vereinigten Königreich installiert. Dies war sein Beitrag zu Wissenschaft und Technologie, den eine Einheit vonMacht wurde ihm zu Ehren das Watt genannt.
Das Watt ist, falls Sie es nicht wissen, eine SI-Einheit, die einem Joule Arbeit pro Sekunde entspricht. Dies entspricht ungefähr 1/746 von a Leistung für mechanische und elektrische Leistung . Einige Wissenschaftler argumentieren auch, dass die Erfindung seiner Parallelbewegung oder doppeltwirkenden Motor in 1784 sollte den Beginn der Kontroverse markieren Anthropozän-Epoche . Dies ist ein noch inoffizielles Intervall der geologischen Zeit.
In Mai 2009 die Bank of England kündigte an, dass Boulton und Watt auf dem neuen erscheinen werden £ 50 Anmerkung. Dieses Design ist das erste, das ein Doppelporträt auf einer Bank of England-Notiz zeigt. Dieses Bild zeigt die beiden Männer nebeneinander, neben Bildern der Dampfmaschine des Watt und der Soho-Werke von Boulton. Zitate, die jedem von ihnen zugeschrieben werdenDie Männer sind auf dem Zettel eingeschrieben: "Ich verkaufe hier, Sir, was die ganze Welt haben will - KRAFT" Boulton und "Ich kann mir nichts anderes vorstellen als diese Maschine" Watt.
In 2011 James Watt war auch einer von sieben Gründungsmitgliedern der Scottish Engineering Hall of Fame .