James Watt (한국어)

18 세에 어머니가 돌아가 셨고 아버지의 건강이 쇠약 해지기 시작했습니다. 와트는 런던으로 여행을 떠났고 1 년 동안 악기 제작자로 교육을 받았습니다 (1755/56). , 그 후 스코틀랜드로 돌아와서 자신의 악기 제작 사업을 시작하고자하는 주요 상업 도시인 Glasgow에 정착했습니다. 그는 아직 매우 어 렸고 완전한 견습생이 없었기 때문에 전직 마스터를 통해 자신을 설립 할 수있는 일반적인 연결이 없었습니다. 숙련 된 악기 제작자로서.

Watt는 알렉산더 맥팔레인이 유증 한 천문학 악기가 자메이카에서 전문가의주의가 필요한 악기 인 글래스고 대학에 도착하여이 교착 상태에서 구해졌습니다. 작업 순서와 보상을 받았습니다. 이 장비는 결국 Macfarlane Observatory에 설치되었습니다. 그 후 세 명의 교수가 그에게 대학 내에 작은 워크샵을 만들 수있는 기회를 제공했습니다. 1757 년에 시작되었으며 물리학 자이자 화학자 인 조셉 블랙과 유명한 Adam Smith 교수가 Watt의 친구가되었습니다.

처음에는 그가 사용하는 과학 도구를 유지하고 수리하는 일을했습니다. 대학에서 시연을 돕고 사분면의 생산을 확장했습니다. 그는 무엇보다도 사분면, 평행 눈금자, 비늘, 망원경 부품 및 기압계를 반영하는 황동을 만들고 수리했습니다.

때로는 잘못 언급되는 경우가 있습니다. Trades House의 반대로 글래스고에서 자신을 확립하기 위해 고군분투했지만 역사가 Lumsden에 의해이 신화가 철저히 폭로되었습니다.이시기의 기록은 손실되었지만 그는 완전히 정상적으로 일하고 거래 할 수 있었던 것으로 알려져 있습니다. 숙련 된 금속 노동자로서 해머 맨 법인은 그가 회원 자격 요건을 충족했다는 사실을 만족했을 것입니다. 또한 금속 거래의 다른 사람들이 일원이 아닌 일을 위해 추구 된 것으로 알려져 있습니다. e 19 세기에 편입 되었기 때문에 Watt가 도시 전역에서 자유롭게 거래 할 때 규칙이 확실히 시행되었습니다.

1759 년에 그는 건축가이자 사업가 인 John Craig와 파트너십을 맺고 제조 및 판매했습니다. 악기와 장난감을 포함한 제품 라인. 이 파트너십은 향후 6 년 동안 지속되었으며 최대 16 명의 근로자를 고용했습니다. Craig는 1765 년에 사망했습니다. Alex Gardner라는 직원 한 명이 결국 사업을 이어 받아 20 세기까지 이어졌습니다.

1764 년 Watt는 사촌 인 Margaret (Peggy) Miller와 결혼하여 5 명의 자녀를 두었습니다. , 두 사람은 성인이 될 때까지 살았습니다 : James Jr. (1769-1848)와 Margaret (1767–1796). 그의 아내는 1772 년 출산으로 사망했습니다. 1777 년에 그는 다시 결혼하여 Glasgow 염색공의 딸 Ann MacGregor와 두 자녀를 두었습니다. 지질 학자이자 광물학자가 된 Gregory (1777-1804)와 Janet (1779–1794). Ann은 1832 년에 사망했습니다. 1777 년에서 1790 년 사이에 그는 버밍엄의 리젠트 플레이스에서 살았습니다.

와트와 주전자

Watt가 증기 기관을 발명하기 위해 영감을 얻은 유명한 이야기가 있습니다. 주전자가 끓는 것을 보았을 때 증기가 뚜껑을 강제로 상승시켜 와트에 증기의 힘을 보여줍니다. 이 이야기는 다양한 형태로 전달됩니다. 어떤 와트에서는 어린 소년이고, 어떤 때는 나이가 많고, 때로는 “어머니의 주전자, 때로는 그의 숙모”의 것입니다. 와트는 이야기에서 알 수 있듯이 실제로 증기 기관을 발명하지 않았지만 효율성을 크게 향상 시켰습니다. 열과 열효율의 개념에 익숙하지 않은 사람에게는 설명하기 어려운 이야기입니다. 아마도 Watt의 아들 James Watt Jr.가 만든 것으로 보이며, 아이들이 이해하고 기억하기 쉽습니다. 이 점에서 아이작 뉴턴과 떨어지는 사과와 그의 중력 발견 이야기와 비슷하다고 볼 수 있습니다.

그것은 종종 신화로 일축되지만 와트와 주전자의 이야기는 사실 기초. 열과 증기의 열역학을 이해하기 위해 James Watt는 많은 실험실 실험을 수행했으며이를 수행 할 때 주전자를 보일러로 사용하여 증기를 생성했다고 기록했습니다.

증기 초기 실험

1759 Watt의 친구 인 John Robison은 증기를 동력원으로 사용하는 것에주의를 기울였습니다.광산에서 물을 펌핑하는 데 거의 50 년 동안 사용 된 Newcomen 엔진의 설계는 처음 구현했을 때와 거의 변하지 않았습니다. 와트는 증기 기관을 본 적이 없지만 증기 실험을 시작했습니다. 그는 모델을 만들어 보았습니다. 만족스럽게 작동하지 않았지만 그는 실험을 계속했고 주제에 대해 가능한 모든 것을 읽기 시작했습니다. 그는 엔진을 이해하는데 잠열 (항온 과정에서 방출되거나 흡수되는 열 에너지)의 중요성을 깨닫게되었습니다. 이는 Watt가 알지 못했던 그의 친구 Joseph Black이 몇 년 전에 발견 한 것입니다. 증기 엔진에 대한 이해는 매우 원시적 인 상태에있었습니다. 열역학 과학은 거의 100 년 동안 공식화되지 않았기 때문입니다.

1763 년 Watt는 대학 소유의 Newcomen 엔진 모델을 수리하도록 요청 받았습니다. . 수리 후에도 엔진은 거의 작동하지 않았습니다. 많은 실험 끝에 Watt는 매 사이클마다 엔진 실린더를 가열하는 데 증기의 열 에너지의 약 3/4이 소비되고 있음을 보여주었습니다. 사이클 후반에 냉수를 실린더에 주입하여 증기를 응축시켜 압력을 낮추었 기 때문에이 에너지가 낭비되었습니다. 따라서 실린더를 반복적으로 가열 및 냉각함으로써 엔진은 대부분의 열 에너지를 기계적 에너지로 변환하지 않고 낭비했습니다.

Watt의 비판적 통찰력은 1765 년 5 월에 도달하여 증기가 피스톤과 분리 된 별도의 챔버에서 응축하고 분사 된 스팀을 “스팀 재킷”으로 둘러 싸서 분사 된 스팀과 동일한 온도로 실린더의 온도를 유지합니다. 따라서 각 사이클에서 실린더에 흡수되는 에너지가 거의 없습니다. 더 많은 유용한 작업을 수행 할 수 있습니다. Watt는 같은 해 후반에 작동하는 모델을 갖게되었습니다.

잠재적으로 작동 가능한 설계에도 불구하고 본격적인 엔진을 구성하는 데 여전히 상당한 어려움이있었습니다. apital, 그중 일부는 Black에서 왔습니다. Falkirk 근처에있는 유명한 Carron Iron Works의 창립자 인 John Roebuck은 더 많은 지원을 받았으며 지금은 파트너십을 맺었습니다. Roebuck은 Bo “ness에있는 Kinneil House에 살았으며 그 동안 Watt는 집에 인접한 오두막에서 증기 엔진을 완성했습니다. 오두막의 껍질과 그의 프로젝트 중 매우 많은 부분이 여전히 뒤쪽에 존재합니다. .

주요 어려움은 피스톤과 실린더를 가공하는 것이 었습니다. 그 당시의 철공 노동자는 현대 기계공보다 대장장이에 가깝고 충분한 정밀도로 부품을 생산할 수 없었습니다. 와트의 발명에 대한 특허. 자원이 부족한 Watt는 처음에는 측량사로, 그 다음에는 토목 기술자로 8 년 동안 일을 시작해야했습니다.

Roebuck은 파산했고, 버밍엄 근처에서 Soho Manufactory를 소유 한 Matthew Boulton은 , 그의 특허권을 취득했습니다. 1800 년 특허의 연장은 1775 년에 성공적으로 획득되었습니다.

Bulton을 통해 Watt는 마침내 세계 최고의 철공업자들과 접촉 할 수있었습니다. 꽉 끼는 피스톤이있는 대형 실린더의 제조의 어려움은 North Wales의 Wrexham 근처 Bersham에서 대포 제조를위한 정밀 보링 기술을 개발 한 John Wilkinson에 의해 해결되었습니다. Watt와 Boulton은 향후 25 년 동안 지속 된 매우 성공적인 파트너십 인 Boulton과 Watt를 형성했습니다.

최초 엔진

1776 년에 최초의 엔진이 설치되어 상업 기업에서 작동했습니다. 이 최초의 엔진은 펌프에 동력을 공급하는 데 사용되었으며 샤프트 하단의 펌프로드를 이동시키기 위해 왕복 운동 만 생성했습니다. 이 설계는 상업적으로 성공적이었으며 향후 5 년 동안 Watt는 광산에서 물을 펌핑하기 위해 주로 콘월에 더 많은 엔진을 설치 하느라 바빴습니다.

이러한 초기 엔진은 Boulton과 Watt가 제조 한 것이 아니라 컨설팅 엔지니어 역할을 한 Watt가 만든 그림에 따라 다른 사람이 만든 것입니다. 엔진의 발기 및 흔들림은 처음에는 Watt가 감독 한 다음 회사에서 근무하는 남성이 감독했습니다. 이들은 대형 기계였습니다. 예를 들어, 첫 번째는 직경이 약 50 인치 인 실린더와 전체 높이가 약 24 피트이고이를 수용하기위한 전용 건물 건설이 필요했습니다. Boulton과 Watt는 동일한 작업을 수행하는 Newcomen 엔진에 비해 절약 된 석탄 가치의 1/3에 해당하는 연간 지불금을 청구했습니다.본 발명의 적용 분야는 Boulton이 Watt에게 피스톤의 왕복 운동을 변환하여 연삭, 직조 및 밀링을위한 회전력을 생성하도록 촉구했을 때 크게 확장되었습니다. 크랭크가 변환에 대한 명백한 해결책으로 보였지만 Watt와 Boulton은 이에 대한 특허로 인해 방해를 받았으며, 그의 소유자 인 James Pickard와 동료들은 외부 콘덴서에 대한 교차 라이센스를 제안했습니다. Watt는 이에 단호하게 반대했고 그들은 1781 년에 태양과 행성의 기어에 의한 특허를 우회했습니다.

향후 6 년 동안 그는 증기 엔진을 여러 가지 개선하고 수정했습니다. 증기가 피스톤의 양면에서 교대로 작용하는 복동 엔진은 하나였습니다. 그는 증기를 “확장 적으로”작동시키는 방법을 설명했습니다 (즉, 대기보다 훨씬 높은 압력에서 증기를 사용). 두 개 이상의 엔진을 연결하는 복합 엔진이 설명되었습니다. 1781 년과 1782 년에 2 개의 추가 특허가 부여되었습니다.보다 쉬운 제조 및 설치를위한 수많은 다른 개선 사항이 지속적으로 구현되었습니다. 그 중 하나는 그가 영업 비밀로 유지 한 실린더의 압력에 대한 정보를 제공하는 증기 표시기의 사용을 포함합니다. Watt가 가장 자랑스러워했던 또 다른 중요한 발명은 끝이 움직이는 로킹 빔에서 실린더로드와 펌프에 필요한 직선 운동을 생성하기 때문에 복동 엔진에 필수적인 평행 운동이었습니다. 원호. 이것은 1784 년에 특허를 받았습니다. 엔진의 동력을 제어하는 스로틀 밸브와 1788 년에 특허를 획득 한 원심 조속기가 “달리기”를 방지하는 것이 매우 중요했습니다. 이러한 개선을 통해 Newcomen 엔진보다 연료 사용이 최대 5 배 더 효율적인 엔진이 탄생했습니다.

개발 초기 단계에 있었던 보일러 폭발 위험 때문에 계속되는 누출 문제로 인해 Watt는 고압 증기 사용을 제한했습니다. 그의 모든 엔진은 거의 대기압에서 증기를 사용했습니다.

특허 시험

Edward Bull 1781 년 콘월의 Boulton과 Watt를위한 엔진. 1792 년에 그는 자신의 디자인으로 엔진을 만들기 시작했지만 별도의 콘덴서를 포함하고있어 Watt의 특허를 침해했습니다. 두 형제, Jabez Carter Hornblower와 Jonathan Hornblower Jnr도 거의 같은시기에 엔진을 만들기 시작했습니다. 다른 사람들은 콘덴서를 추가하여 Newcomen 엔진을 수정하기 시작했고 Cornwall의 광산 소유주들은 Watt의 특허를 집행 할 수 없다고 확신하게되었습니다. 그들은 1795 년에 떨어진 Boulton과 Watt 때문에 지불을 보류하기 시작했습니다. 총 £ 21,000 (2019 년 현재 £ 2,190,000에 해당)의 빚을지고 £ 2,500 만 수령했습니다. Watt는 자신의 주장을 집행하기 위해 법정에 출두했습니다.

그는 1793 년 Bull을 처음으로 고소했습니다. 배심원은 Watt를 찾았습니다. 그러나 특허의 원본 사양이 유효한지 여부에 대한 질문은 또 다른 재판에 맡겨졌습니다. 그 동안 침해 자에 대한 금지 명령이 내려져 로열티 지불이 에스크로에 가해졌습니다. 이듬해에 공개 된 명세서의 타당성은 결정적이지 않았지만, 금지 명령은 유효했고, 조나단 혼 블로어를 제외한 모든 침해 자들은 소송을 해결하기 시작했습니다. 혼 블로어는 곧 재판을 받고 4 명의 판사의 평결을 받았습니다. (1799 년) Watt가 결정적으로 찬성했습니다. 정확한 실린더를 지루하게 만드는 문제를 해결 한 그들의 친구 John Wilkinson은 특히 심한 경우였습니다. 그는 Boulton과 Watts에 대한 지식없이 약 20 개의 엔진을 세웠습니다. 그들은 마침내 1796 년에 침해를 해결하기로 합의했습니다. Boulton과 Watt는 그들에게 빚진 모든 것을 수집하지 않았지만, 분쟁은 모두 당사자들간에 직접 또는 중재를 통해 해결되었습니다. 이러한 시도는 비용과 시간 모두에서 매우 비용이 많이 들었지만 궁극적으로 회사에게는 성공적이었습니다.

복사기

1780 년 이전에는 좋은 것이 없었습니다. 편지 나 그림을 복사하는 방법. 때때로 사용되는 유일한 방법은 연결된 여러 펜을 사용하는 기계식 방법이었습니다. Watt는 처음에이 방법을 개선하기 위해 실험했지만 너무 번거롭기 때문에 곧이 방법을 포기했습니다. 대신 그는 원본 앞면에서 다른 시트 뒷면으로 잉크를 물리적으로 옮기고 용제로 적신 다음 원본에 눌렀습니다. 두 번째 시트는 얇아 야했기 때문에 복사물이 빛에 비추어 졌을 때 잉크가 보일 수 있으므로 원본을 정확하게 재현 할 수있었습니다.

Watt는 1779 년에 공정 개발을 시작했으며 잉크를 공식화하고 얇은 종이를 선택하고 특수 얇은 종이를 적시는 방법을 고안하고 적용에 적합한 프레스를 만들기 위해 많은 실험을했습니다. 전달에 영향을 미치는 올바른 압력. 이 모든 것들은 많은 실험을 필요로했지만 곧 그는 1 년 후 그 과정을 특허 할만큼 충분히 성공했습니다. Watt는 James Watt and Co라는 회사에서 Boulton (금융 제공) 및 James Keir (비즈니스 관리)와 또 다른 파트너십을 맺었습니다. 발명의 완성은 다른 사람들이 일상적으로 사용하기 전에 훨씬 더 많은 개발 작업을 필요로했습니다. 다음 몇 년 동안 수행되었습니다. Boulton과 Watt는 1794 년에 아들에게 주식을 포기했습니다. 상업적 성공을 거두었고 20 세기까지 사무실에서 널리 사용되었습니다.

화학 실험

어린 시절부터 와트는 화학에 매우 관심이 많았습니다. 1786 년 말 파리에서 그는 염산과 이산화망간을 반응시켜 염소를 생산하는 Berthollet의 실험을 목격했습니다. 그는 염소 수용액이 직물을 표백 할 수 있다는 것을 이미 발견했으며 그의 연구 결과를 발표하여 많은 잠재적 경쟁자들 사이에서 큰 관심을 불러 일으켰습니다. Watt가 영국으로 돌아 왔을 때 그는 상업적으로 실행 가능한 프로세스를 찾기 위해 이러한 라인을 따라 실험을 시작했습니다. 그는 소금, 이산화망간 및 황산의 혼합물이 염소를 생성 할 수 있다는 것을 발견했습니다. Watt가 더 저렴한 방법이라고 믿었습니다. 그는 약한 알칼리 용액에 염소를 넣어 표 백성이 좋은 탁한 용액을 얻었다. 그는 곧 이러한 결과를 글래스고에서 관람석으로 일하던 장인 제임스 맥그리거에게 전달했습니다. 그렇지 않으면 그는 자신의 방법을 비밀로 유지하려고 노력했습니다.

McGrigor와 그의 아내 Annie와 함께 그는 프로세스를 확장하기 시작했으며 1788 년 3 월에 McGrigor는 만족스럽게 1500 야드의 천을 표백 할 수있었습니다. 이 무렵 Berthollet은 소금과 황산의 과정을 발견하고이를 출판하여 대중의 지식이되었습니다. 많은 다른 사람들이 프로세스 개선을 실험하기 시작했는데, 여전히 많은 단점이 있었지만, 그중에서도 액체 제품을 운반하는 문제는 문제였습니다. Watt 의 라이벌들은 곧 그를 따라 잡았고 그는 경주에서 탈락했습니다. Charles Tennant가 고체 표백 분말 (차아 염소산 칼슘)을 생산하는 공정에 대한 특허를받은 것은 1799 년이 되어서야 상업적 성공을 거두었습니다.

1794 년까지 Thomas Beddoes는 브리스톨의 Hotwells에있는 새로운 공압 기관에서 사용할 가스를 생산, 세척 및 저장하는 장치를 제조하기 위해 와트를 선택했습니다. 와트는 수년 동안 다양한 가스를 실험했지만 1797 년까지 계속되었습니다. “사실적인 공기”의 의학적 용도는 막 다른 길에 이르렀습니다.

성격

Watt는 과학에 대한 이론적 지식과이를 실용적으로 적용 할 수있는 능력을 결합했습니다. Humphry Davy는 말했습니다. “제임스 와트를 훌륭한 실용적인 메카닉으로 만 생각하는 사람들은 그의 성격에 대한 매우 잘못된 생각을 형성합니다. ; 그는 자연 철학자이자 화학자로서 똑같이 두각을 나타 냈으며 그의 발명품은 그 과학에 대한 그의 심오한 지식과 천재의 독특한 특성, 실용적 적용을위한 이들의 결합을 보여줍니다.

그는 크게 존경 받았습니다. 산업 혁명의 다른 저명한 사람들에 의해. 그는 달 사회의 중요한 일원이었고, 항상 그의 지평을 넓히는 데 관심이있는 많은 사람들의 대화가이자 동반자였습니다. 그의 친구 및 파트너와의 개인적인 관계는 항상 호의적이고 길었습니다. -지속적.

Watt는 다작 특파원이었습니다. 콘월에서 근무하는 동안 그는 Boulton에게 일주일에 여러 번 긴 편지를 썼습니다. 예를 들어, 그는 그의 결과를 미국의 철학적 거래에 게시하는 것을 싫어했습니다. 그러나 왕립 학회는 대신 특허를 통해 자신의 아이디어를 전달하는 것을 선호했습니다. 그는 뛰어난 초안가였습니다.

그는 다소 가난한 사업가였으며 특히 협상 및 협상 조건을 싫어했습니다. 증기 기관을 사용하려는 사람들과 함께. 1772 년 윌리엄 스몰에게 보낸 편지에서 와트는 “결산을하거나 흥정을하는 것보다 장전 된 대포를 마주하고 싶다”고 고백했다. 은퇴 할 때까지 그는 항상 자신의 재정 문제에 대해 많은 관심을 보였고 걱정 스러웠습니다. 그의 건강은 종종 좋지 않았고 잦은 신경성 두통과 우울증을 겪었습니다.

Soho Foundry

처음에 파트너십은 엔진의 도면과 사양을 작성하고이를 고객 자산에 세우는 작업을 감독했습니다. 그들은 부품 자체를 거의 생산하지 않았습니다. Watt는 대부분의 작업을 버밍엄의 Harper s Hill에있는 그의 집에서, Boulton은 Soho Manufactory에서 일했습니다. 점차 파트너들은 실제로 점점 더 많은 부품을 제조하기 시작했고 1795 년에는 약 1 마일 떨어진 곳에서 부동산을 구입했습니다. 버밍엄 운하 유역에있는 소호 제조소에서 엔진 제조를위한 새로운 파운드리를 설립했습니다. 소호 파운드리는 1796 년에 공식적으로 문을 열었습니다. 와트의 아들 인 그레고리와 제임스 주니어가 기업의 관리. Watt가 은퇴 한 해인 1800 년에이 회사는 총 41 개의 엔진을 만들었습니다.

후기

Watt는 1800 년에 은퇴했습니다. 유명한 파트너십이 남성의 아들 인 Matthew Robinson Boulton과 James Watt Jr.에게 이전되었습니다. 오랜 회사 엔지니어 인 William Murdoch가 곧 파트너가되었고 회사는 번영했습니다.

Watt는 계속해서 다른 것을 발명했습니다. 그의 반 은퇴 전과 도중의 것들. 핸즈 워스, 스 태퍼 드셔에있는 그의 집에서 와트는 다락방을 작업장으로 사용했으며 여기에서 많은 발명품을 작업했습니다. 무엇보다도 그는 매우 잘 작동했지만 특허를받지 않은 조각품과 메달을 복사하기위한 여러 기계를 발명하고 제작했습니다. 그가 기계로 만든 최초의 조각품 중 하나는 그의 오랜 친구 인 아담 스미스 교수의 작은 머리였습니다. 그는 토목 공학에 대한 관심을 유지했으며 몇 가지 중요한 프로젝트의 컨설턴트였습니다. 예를 들어 그는 Glasgow의 Clyde에서 물을 펌핑하는 데 사용할 유연한 파이프를 만드는 방법을 제안했습니다.

그와 그의 두 번째 아내는 프랑스와 독일을 여행했으며 중순에 부동산을 구입했습니다. -Llanwrthwl에서 남쪽으로 1 마일 떨어진 Doldowlod House의 웨일즈는 훨씬 발전했습니다.

1816 년에 그는 자신의 발명품 인 외륜선 혜성 (Comet)을 타고 고향 인 그리 녹 (Greenock)을 다시 방문했습니다. .

그는 1819 년 8 월 25 일 스 태퍼 드셔 (현재 버밍엄의 일부)에있는 핸즈 워스 근처의 집 “히스 필드 홀”에서 83 세의 나이로 사망했습니다. 그는 9 월 2 일 세인트 메리의 묘지에 묻혔습니다. ” s Church, Handsworth. 교회는 확장되었고 그의 무덤은 이제 교회 안에 있습니다.