James Watt (Čeština)

Když mu bylo 18 let, jeho matka zemřela a otcovo zdraví se začalo zhoršovat. Watt odcestoval do Londýna a rok se mu podařilo získat období výroby nástrojů (1755/56) , poté se vrátil do Skotska a usadil se v hlavním obchodním městě Glasgow s úmyslem založit vlastní podnik na výrobu nástrojů. Byl stále velmi mladý a neměl úplné učňovské vzdělání, neměl obvyklé kontakty přes bývalého pána, aby se prosadil jako výrobce nástrojů pro tovaryše.

Watt byl z této slepé uličky zachráněn příchodem astronomických nástrojů z Jamajky, které odkázal Alexander Macfarlane na univerzitu v Glasgow, což byly nástroje, které vyžadovaly odbornou pozornost. funkční řád a byl odměněn. Tyto nástroje byly nakonec instalovány v observatoři Macfarlane. Následně mu tři profesoři nabídli možnost založit na univerzitě malou dílnu. Byla zahájena v roce 1757 a Wattovými přáteli se stali dva z profesorů, fyzik a chemik Joseph Black a známý Adam Smith.

Nejprve pracoval na údržbě a opravách vědeckých přístrojů používaných v univerzita, pomáhal s demonstracemi a rozšiřoval výrobu kvadrantů. Mimo jiné vyrobil a opravil mosazné odrážející kvadranty, paralelní pravítka, váhy, díly pro dalekohledy a barometry.

Někdy se uvádí falešně že se kvůli odporu ze strany Trades House snažil prosadit v Glasgow, ale tento mýtus historik Lumsden důkladně vyvrátil. Záznamy z tohoto období jsou ztraceny, ale je známo, že byl schopen pracovat a obchodovat zcela normálně jako kvalifikovaný kovodělník, takže Incorporation of Hammermen muselo být přesvědčeno, že splnil jejich požadavky na členství. Je také známo, že další lidé v obchodech s kovy byli pronásledováni za prací, aniž by byli členy e Začlenění do 19. století, takže pravidla se rozhodně prosazovala, když Watt obchodoval volně po celém městě.

V roce 1759 uzavřel partnerství s Johnem Craigem, architektem a obchodníkem, za účelem výroby a prodeje řada produktů včetně hudebních nástrojů a hraček. Toto partnerství trvalo dalších šest let a zaměstnávalo až šestnáct pracovníků. Craig zemřel v roce 1765. Jeden zaměstnanec, Alex Gardner, nakonec převzal obchod, který trval do dvacátého století.

V roce 1764 se Watt oženil se svou sestřenicí Margaret (Peggy) Millerovou, se kterou měl pět dětí. , z nichž dva se dožili dospělosti: James Jr. (1769–1848) a Margaret (1767–1796). Jeho manželka zemřela při porodu v roce 1772. V roce 1777 se znovu oženil s Ann MacGregorovou, dcerou glasgowského barviva, se kterou měl dvě děti: Gregoryho (1777–1804), který se stal geologem a mineralogem, a Janet. (1779–1794). Ann zemřela v roce 1832. Mezi lety 1777 a 1790 žil v Regent Place v Birminghamu.

Watt a rychlovarná konvice

Existuje populární příběh, který Watt inspiroval k vynalézání parního stroje vidět varnou konvici, pára nutí víko stoupat a tím ukazuje Watt sílu páry. Tento příběh je vyprávěn v mnoha podobách; v některých Watt je mladý chlapec, v jiných je starší, někdy je to konvice jeho matky, někdy teta. Watt ve skutečnosti nevynalezl parní stroj, jak to naznačuje příběh, ale dramaticky zlepšil účinnost stávající motor Newcomen přidáním samostatného kondenzátoru. To je obtížné vysvětlit někomu, kdo není obeznámen s koncepcemi tepla a tepelné účinnosti. Zdá se, že příběh vytvořil pravděpodobně Wattův syn James Watt Jr. a přetrvává, protože je pro děti snadno pochopitelné a zapamatovatelné. V tomto světle to lze považovat za podobné příběhu Isaaca Newtona a padajícího jablka a jeho objevu gravitace.

Ačkoli je často odmítán jako mýtus, příběh Watta a konvice má ve skutečnosti. Ve snaze porozumět termodynamice tepla a páry provedl James Watt mnoho laboratorních experimentů a jeho deníky zaznamenávají, že při jejich provádění používal konvici jako kotel na výrobu páry.

Rané experimenty s párou

V roce 1759 Wattův přítel John Robison upozornil na použití páry jako zdroje hnací síly.Konstrukce motoru Newcomen, který se téměř 50 let používal k čerpání vody z dolů, se od jeho první implementace téměř nezměnila. Watt začal experimentovat s párou, ačkoli nikdy neviděl fungující parní stroj. Pokusil se postavit model; nefungovalo to uspokojivě, ale pokračoval ve svých experimentech a začal číst o tomto tématu vše, co mohl. Uvědomil si důležitost latentního tepla – tepelné energie uvolněné nebo absorbované během procesu s konstantní teplotou – při porozumění motoru, který, jak Watt neznal, jeho přítel Joseph Black předtím objevil před několika lety. Porozumění parnímu stroji bylo ve velmi primitivním stavu, protože věda o termodynamice by nebyla formována téměř dalších 100 let.

V roce 1763 byl Watt požádán, aby opravil nový motor Newcomen patřící univerzitě . I po opravě motor sotva fungoval. Po dlouhém experimentování Watt prokázal, že asi tři čtvrtiny tepelné energie páry se spotřebovávají při zahřívání válce motoru v každém cyklu. Tato energie byla zbytečná, protože později v cyklu byla do válce vstřikována studená voda, aby kondenzovala pára a snížil její tlak. Opakovaným ohřevem a chlazením válce tedy motor plýtval většinou ze své tepelné energie, místo aby ji přeměňoval na energii mechanickou.

Wattův kritický pohled, k němuž došlo v květnu 1765, měl způsobit, že pára kondenzovat v oddělené komoře kromě pístu a udržovat teplotu válce na stejné teplotě jako vstřikovaná pára jeho obklopením „parním pláštěm“. Válec tedy v každém cyklu absorboval velmi málo energie, což dostupnější pro provádění užitečné práce. Watt měl funkční model později v témže roce.

Navzdory potenciálně proveditelnému designu stále existovaly značné potíže při konstrukci plnohodnotného motoru. To vyžadovalo více c apital, z nichž některé pocházely od Blacka. Významnější podporu poskytl John Roebuck, zakladatel slavného závodu Carron Iron Works poblíž Falkirku, s nímž nyní uzavřel partnerství. Roebuck bydlel v Kinneil House v Boesse, během této doby Watt pracoval na zdokonalování svého parního stroje v chalupě sousedící s domem. Plášť chaty a velká část jednoho z jeho projektů stále existují vzadu. .

Hlavní problém spočíval v obrábění pístu a válce. Pracovníci železa v té době vypadali spíš jako kováři než moderní strojníci a nebyli schopni vyrobit součásti s dostatečnou přesností. Hodně kapitálu bylo vynaloženo na sledování patent na Wattův vynález. Watt byl přichystán na zdroje a byl nucen nastoupit do zaměstnání – nejprve jako zeměměřič, poté jako stavební inženýr – na osm let.

Roebuck zbankrotoval a Matthew Boulton, který vlastnil továrnu na výrobu Soho poblíž Birminghamu , získal svá patentová práva. V roce 1775 bylo úspěšně dosaženo rozšíření patentu na 1 800.

Prostřednictvím Boultona měl Watt konečně přístup k některým z nejlepších železných dělníků na světě. Obtížnost výroby velkého válce s těsně přiléhajícím pístem vyřešil John Wilkinson, který vyvinul techniky přesného vyvrtávání pro výrobu děl v Bershamu poblíž Wrexhamu v severním Walesu. Watt a Boulton vytvořili velmi úspěšné partnerství, Boulton a Watt, které trvalo dalších dvacet pět let.

První motory

V roce 1776 byly instalovány první motory a fungovaly v komerčních podnicích. Tyto první motory byly použity k pohonu čerpadel a vytvářely pouze vratný pohyb, který pohyboval táhly čerpadla ve spodní části hřídele. Návrh byl komerčně úspěšný a dalších pět let byl Watt velmi zaneprázdněn instalací dalších motorů, většinou v Cornwallu pro čerpání vody z dolů.

Tyto časné motory nevyráběly Boulton a Watt, ale byly podle výkresů Watta, který pracoval jako konzultant. Na stavbu motoru a jeho shakedownu dohlížel nejprve Watt a poté muži ve firmě. Jednalo se o velké stroje. První měl například válec o průměru asi 50 palců a Celková výška asi 24 stop a vyžadovala stavbu vyhrazené budovy, ve které by mohla být umístěna. Boulton a Watt účtovali roční platbu ve výši jedné třetiny hodnoty ušetřeného uhlí ve srovnání s motorem Newcomen provádějícím stejnou práci.

Oblast použití vynálezu se značně rozšířila, když Boulton naléhal na Watta, aby převedl vratný pohyb pístu a vytvořil tak rotační sílu pro broušení, tkaní a frézování. Ačkoli se zdálo, že je zřejmým řešením přeměny klika, Watt a Boulton byli omezeni patentem, jehož držitel James Pickard a spolupracovníci navrhli křížovou licenci na externí kondenzátor. Watt se proti tomu neústupně postavil a v roce 1781 obcházeli patent svými slunečními a planetovými soukolími.

Během příštích šesti let provedl řadu dalších vylepšení a úprav parního stroje. Dvojčinný motor, ve kterém pára působila střídavě na obou stranách pístu, byl jeden. Popsal metody pro práci s párou „expanzivně“ (tj. S použitím páry při tlacích značně vyšších než atmosférický tlak). Byl popsán složený motor, který spojoval dva nebo více motorů. K nim byly uděleny další dva patenty v letech 1781 a 1782. Byla průběžně implementována řada dalších vylepšení, která usnadnila výrobu a instalaci. Jedním z nich bylo použití indikátoru páry, který produkoval informativní graf tlaku ve válci proti jeho objemu, který uchovával jako obchodní tajemství. Dalším důležitým vynálezem, na který byl Watt nejvíce pyšný, byl paralelní pohyb, který byl u dvojčinných motorů nezbytný, protože produkoval přímočarý pohyb potřebný pro tyč válce a čerpadlo ze spojeného houpacího paprsku, jehož konec se pohybuje v kruhový oblouk. To bylo patentováno v roce 1784. Škrticí ventil k řízení výkonu motoru a odstředivý regulátor, patentovaný v roce 1788, byly velmi důležité. Tato vylepšení společně vytvořila motor, který byl až pětkrát účinnější v používání paliva než motor Newcomen.

Kvůli nebezpečí exploze kotlů, které byly ve velmi primitivní fázi vývoje, a přetrvávající problémy s úniky Watt omezil používání vysokotlaké páry – všechny jeho motory používaly páru téměř při atmosférickém tlaku.

Patentové zkoušky

Edward Bull začal stavět motory pro Boultona a Watta v Cornwallu v roce 1781. V roce 1792 začal vyrábět motory své vlastní konstrukce, které však obsahovaly samostatný kondenzátor, a tak porušily Wattovy patenty. Dva bratři, Jabez Carter Hornblower a Jonathan Hornblower Jnr, také začali vyrábět motory přibližně ve stejnou dobu. Jiní začali upravovat motory Newcomen přidáním kondenzátoru a majitelé dolů v Cornwallu se přesvědčili, že Wattův patent nelze prosadit. Začali zadržovat platby kvůli Boultonovi a Wattovi, které do roku 1795 klesly. Z celkové částky £ Dluží 21 000 (ekvivalent 2 190 000 GBP od roku 2019), obdrželo se pouze 2 500 GBP. Watt byl nucen se k vymáhání svých nároků obrátit u soudu.

Poprvé žaloval Bull v roce 1793. Porota nalezla Watta , ale otázka, zda je původní specifikace patentu platná, byla ponechána na další soudní proces. Mezitím byla vydána soudní rozhodnutí proti porušovatelům, která nutila jejich platby licenčních poplatků uložit do úschovy. platnost specifikací, které se konaly v následujícím roce, byla neprůkazná, ale soudní zákazy zůstaly v platnosti a porušovatelé, s výjimkou Jonathana Hornblowera, začali své případy urovnávat. Hornblower byl brzy postaven před soud a verdikt čtyř soudců (v roce 1799) byl rozhodně pro Watt. Jejich přítel John Wilkinson, který vyřešil problém vyvrtání přesného válce, byl obzvláště těžkým případem. Postavil asi dvacet motorů bez znalostí Boultona a Watta. Nakonec se dohodli na urovnání protiprávního jednání v roce 1796. Boulton a Watt nikdy neshromáždili vše, co jim dluží, ale všechny spory byly urovnány přímo mezi stranami nebo prostřednictvím arbitráže. Tyto zkoušky byly mimořádně nákladné z hlediska peněz i času, ale nakonec byly pro společnost úspěšné.

Kopírovací stroj

Před rokem 1780 nebylo dobré způsob vytváření kopií dopisů nebo kreseb. Jedinou metodou, která se někdy používala, byla mechanická metoda používající propojená více per. Watt nejprve experimentoval se zdokonalením této metody, ale brzy se vzdal tohoto přístupu, protože byl tak těžkopádný. Místo toho se rozhodl zkusit fyzicky přenést nějaký inkoust z přední části originálu na zadní stranu jiného listu, navlhčeného rozpouštědlem a přitlačit na originál. Druhý list musel být tenký, aby bylo možné skrz něj vidět inkoust, když byla kopie držena až na světlo, a tak přesně reprodukovat originál.

Watt začal tento proces vyvíjet v roce 1779 a provedl mnoho experimentů s formulací inkoustu, výběrem tenkého papíru, navržením metody smáčení speciálního tenkého papíru a vytvořením lisu vhodného pro aplikaci správný tlak k provedení přenosu. Všechny tyto kroky vyžadovaly mnoho experimentů, ale brzy měl dostatek úspěchu, aby si tento proces o rok později patentoval. Watt navázal další partnerství s Boultonem (který poskytoval financování) a Jamesem Keirem (pro řízení podniku) ve firmě s názvem James Watt and Co. Dokonalost vynálezu vyžadovala mnohem více vývojových prací, než by ho mohli běžně používat ostatní, ale toto bylo provedeno v příštích několika letech. Boulton a Watt se vzdali svých akcií svým synům v roce 1794. Stal se obchodním úspěchem a v kancelářích byl široce používán dokonce až do dvacátého století.

Chemické experimenty

Od raného věku Watt se velmi zajímal o chemii. Na konci roku 1786, když byl v Paříži, byl svědkem experimentu Bertholleta, při kterém reagoval s kyselinou chlorovodíkovou s oxidem manganičitým za vzniku chloru. Už zjistil, že vodný roztok chloru může bělit textilie, a zveřejnil svá zjištění, která vzbudila velký zájem mnoha potenciálních soupeřů. Když se Watt vrátil do Británie, začal experimentovat v tomto duchu s nadějí, že najde komerčně životaschopný proces. Zjistil, že směs soli, oxidu manganičitého a kyseliny sírové může produkovat chlor, což Watt považoval za levnější metodu. Prošel chlorem do slabého roztoku alkálie a získal kalný roztok, který vypadal, že má dobré bělící vlastnosti. Brzy sdělil tyto výsledky Jamesovi McGrigorovi, jeho tchánovi, který byl bělířem v Glasgow. Jinak se pokusil svou metodu udržet v tajnosti.

S McGrigorem a jeho manželkou Annie začal postup rozšiřovat a v březnu 1788 byl McGrigor schopen odbarvit 1 500 yardů látky ke své spokojenosti. V této době Berthollet objevil proces soli a kyseliny sírové a publikoval jej tak, aby se stal veřejně známým. Mnoho dalších začalo experimentovat se zlepšováním procesu, který měl stále mnoho nedostatků, v neposlední řadě byl problém s přepravou tekutého produktu. Wattovi soupeři ho při vývoji procesu brzy předběhli a ze závodu odstoupil. Obchodním úspěchem se stal až v roce 1799, kdy Charles Tennant patentoval postup výroby pevného bělícího prášku (chlornanu vápenatého).

Do roku 1794 si Thomas Beddoes vybral Watt pro výrobu zařízení na výrobu, čištění a skladování plynů pro použití v novém Pneumatic Institution v Hotwells v Bristolu. Watt pokračoval v experimentování s různými plyny několik let, ale do roku 1797 lékařské využití „faktických vzduchů“ se dostalo do slepé uličky.

Osobnost

Watt spojil teoretické znalosti vědy se schopností je prakticky aplikovat. Humphry Davy uvedl o něm „Ti, kdo považují Jamese Watta pouze za skvělého praktického mechanika, vytvářejí velmi mylnou představu o jeho postavě ; stejně se vyznačoval přírodním filozofem a chemikem a jeho vynálezy dokazují jeho hluboké znalosti těchto věd a zvláštní vlastnost jejich geniality, jejich spojení pro praktické použití. “

Byl velmi respektován jinými významnými muži průmyslové revoluce. Byl důležitým členem Lunar Society a byl velmi vyhledávaným konverzačním a společníkem, který se vždy zajímal o rozšiřování svých obzorů. Jeho osobní vztahy s přáteli a partnery byly vždy příjemné a dlouhé -trvalý.

Watt byl plodným korespondentem. Během let v Cornwallu psal Boultonovi několikrát týdně dlouhé dopisy. Nechtěl zveřejňovat své výsledky, například ve Filozofických transakcích Královská společnost však místo toho raději sděloval své myšlenky v patentech. Byl vynikajícím kreslířem.

Byl to docela chudý obchodník, zvláště nenáviděl vyjednávání a vyjednávací podmínky s těmi, kteří hledali využití parního stroje. V dopise Williamu Smallovi v roce 1772 Watt přiznal, že „by raději čelil nabitému dělu, než by si měl založit účet nebo vyjednávat.“ Než odešel do důchodu, vždy se velmi zajímal o své finanční záležitosti a byl trochu starostí. Jeho zdraví bylo často špatné a často trpěl nervovými bolestmi hlavy a depresemi.

Soho Foundry

Zpočátku partnerství vytvořilo výkres a specifikace motorů a dohlíželo na jeho práci na jeho postavení na majetku zákazníků. Samotné části téměř nevyráběli. Watt většinu své práce vykonával ve svém domě na Harperově vrchu v Birminghamu, zatímco Boulton pracoval v manufaktuře Soho. Postupně partneři začali skutečně vyrábět stále více a více dílů a do roku 1795 koupili nemovitost vzdálenou asi 1,5 km z manufaktury Soho na břehu birminghamského kanálu založit novou slévárnu pro výrobu motorů. Slévárna Soho byla formálně otevřena v roce 1796 v době, kdy se Wattovi synové, Gregory a James Jr. intenzivně podíleli na řízení podniku. V roce 1800, v roce Wattova odchodu do důchodu, vyrobila firma celkem 41 motorů.

Pozdější roky

Watt odešel do důchodu v roce 1800, ve stejném roce, kdy jeho základní patent a partnerství s Boultonem slavné partnerství bylo převedeno na mužské syny, Matthewa Robinsona Boultona a Jamese Watta mladšího. Z dlouholetého inženýra firmy Williama Murdocha se brzy stal partner a firma prosperovala.

Watt pokračoval ve vymýšlení dalších věci před a během jeho semi-důchodu. Ve svém domě v Handsworthu ve Staffordshire Watt využíval podkrovní místnost jako dílnu a právě zde pracoval na mnoha svých vynálezech. Mimo jiné vynalezl a zkonstruoval několik strojů na kopírování soch a medailonů, které fungovaly velmi dobře, ale které si nikdy patentovat. Jednou z prvních soch, které pomocí tohoto stroje vytvořil, byla malá hlava jeho starého profesora přítele Adama Smitha. Zachoval si zájem o stavební inženýrství a byl konzultantem několika významných projektů. Navrhl například metodu pro konstrukci ohebného potrubí pro čerpání vody pod Clyde v Glasgow.

Se svou druhou manželkou odcestoval do Francie a Německa a v polovině koupil nemovitost -Wales v Doldowlod House, jednu míli jižně od Llanwrthwl, kterou výrazně vylepšil.

V roce 1816 podnikl výlet na kolesové parníku Comet, která je produktem jeho vynálezů, aby znovu navštívil své rodné město Greenock. .

Zemřel 25. srpna 1819 ve svém domě „Heathfield Hall“ poblíž Handsworthu ve Staffordshire (nyní část Birminghamu) ve věku 83 let. Byl pohřben 2. září na hřbitově Panny Marie. “ s Church, Handsworth. Od té doby byl kostel rozšířen a jeho hrob je nyní uvnitř kostela.