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James Watt war ein schottischer Erfinder, Maschinenbauingenieur und Chemiker, der vor allem für seine Arbeit an der weltweit ersten modernen Dampfmaschine bekannt war. Er würde die Newcomen-Dampfmaschine modifizieren, um ihre Effizienz durch sein kreatives Denken und wissenschaftliche Kenntnisse des Instrumentendesigns zu verbessern. James ‚ Arbeit an der Dampfmaschine würde sich als wesentlicher Beitrag zur Welt erweisen und nicht zuletzt dazu beitragen, die industrielle Revolution zu Hause in Großbritannien und im Rest der Welt voranzutreiben.,

James würde zunächst an der University of Glasgow mit dem Bau von Instrumenten beginnen. Während dort würde er sich für Dampfmaschinen interessieren. Er würde schnell erkennen, dass bestehende Dampfmaschinen Energie verschwendet haben, indem er den Zylinder wiederholt gekühlt und aufgewärmt hat. Um dies zu lösen, führte er eine einfache, aber signifikante Verbesserung des Designs ein. Ein separater Kondensator. Dies vermied die Notwendigkeit, Energie zu verschwenden, und verbesserte die Leistung, Effizienz und Wirtschaftlichkeit von Dampfmaschinen radikal.

James Watt würde das Design des Motors 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 aber viele finanzielle Rückschläge. Das war, bis er 1775 eine Partnerschaft mit Matthew Boulton einging. Das Paar würde eine neue Firma bilden, Boulton, und Watt, das würde schließlich sehr erfolgreich werden. Watt würde schließlich ein sehr reicher Mann werden.

Während seiner Pensionierung bastelte Watt weiter. Er entwickelte mehrere neue Erfindungen, aber keine davon war so bedeutend wie die Dampfmaschine., Er würde später im reifen Alter von 83 Jahren sterben.

Frühe Jahre

James Watt wurde am 19. Januar 1736 in Greenock, Renfrewshire, Schottland. Sein Vater war Schatzmeister und Magistrat von Greenock. Er führte auch ein erfolgreiches Schiffs-und Hausbaugeschäft.

Seine Mutter Agnes Muirhead stammte aus einer angesehenen Familie und war gut ausgebildet., Beide Eltern waren Presbyterianer und starke Bündnisse. Watts Großvater, Thomas Watt, war eigentlich Mathematiklehrer und Bailee des Barons von Cartsburn. Interessanterweise wurde er von religiösen Eltern erzogen, Später wurde er Deist.

James Kindheit würde von Zahnschmerzen und Migräne geplagt werden. Aufgrund dieser Erkrankung konnte er nicht regelmäßig zur Schule gehen. Aus diesem Grund wurde James zunächst von seinen Eltern zu Hause unterrichtet. Seine Mutter brachte James das Lesen bei, während sein Vater ihm das Rechnen und Schreiben beibrachte., Später besuchte er ein Gymnasium, wo er Latein, Griechisch und Mathematik lernte.

James Watt würde ein hohes Maß an manueller Geschicklichkeit, Ingenieurskunst und eine Eignung für Mathematik zeigen. 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, einer Bank und sogar einer Schmiede. Er verbrachte seine Zeit in den Werkstätten damit, Modelle wie Kräne und Tonnenorgeln herzustellen., Schnell lernte er auch Schiffsinstrumente kennen.

Seine Zeit in den Werkstätten seines Vaters half ihm, zumindest zunächst schnell zu entscheiden, was er mit seinem Leben anfangen wollte. Während der Teenagerjahre von James verlor sein Vater sein Erbe aufgrund kommerzieller Katastrophen und des Todes seiner Mutter.

James wählt sein Schicksal

Mit 17 beschloss James, Mathematiker zu werden. James Watt zog zuerst nach Glasgow, wo einer der Verwandten seiner Mutter an der Universität lehrte. James würde auch Robert Dick treffen, während in Glasgow., Dick ermutigte Watt, die Fähigkeiten des Instrumentenbaus zu beherrschen, indem er nach London zog und dort als Lehrling arbeitete. James handelte auf diesen Rat und zog 1755 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 am Ende lange Stunden ununterbrochen in einer kalten Werkstatt arbeiten. Aus diesem Grund nahm seine Gesundheit ab.,

Seine Fähigkeiten übertrafen Johns andere Lehrlinge und er konnte seine Amtszeit in einem Jahr abschließen, die normalerweise bis zu sieben Jahren dauerte. James ‚ Gesundheit brach innerhalb eines Jahres zusammen, aber er hatte genug gelernt, „so gut wie die meisten Gesellen zu arbeiten.“Nach dieser Zeit kehrte James wieder nach Glasgow zurück.,

Da James keine offizielle siebenjährige Ausbildung abgeschlossen hatte, blockierte die Glasgow Guild of Hammerman (die Organisation, die für einen Handwerker mit einem Hammer zuständig war) seine Bewerbung, obwohl es zu diesem Zeitpunkt in Schottland keine mathematischen Instrumentenhersteller gab.

Watts Situation wurde durch die Ankunft astronomischer Instrumente aus Jamaika unterstützt, die der University of Glasgow vermacht wurden. Diese Instrumente erforderten fachkundige Aufmerksamkeit. Watt schaffte es, sie wieder in Ordnung zu bringen und wurde entsprechend neu gezählt. Diese Instrumente wurden schließlich im Macfarlane Observatory installiert. Aufgrund seiner hervorragenden Arbeit an den Instrumenten boten ihm drei Professoren die Möglichkeit, innerhalb der Universität eine kleine Werkstatt einzurichten.,

Shop einrichten

Dies wurde 1757 initiiert. Hier fertigte und verkaufte er mathematische Instrumente wie Quadranten, Kompasse und Skalen. Er würde auch bei Demonstrationen helfen. Auf dem Universitätsgelände lernte James viele Wissenschaftler kennen und freundete sich vor allem mit dem britischen Chemiker und Physiker Joseph Black an.

Joseph entwickelte später das Konzept der latenten Wärme. James würde sich auch mit dem berühmten Adam Smith anfreunden.,

1758 lernte James John Craig, einen lokalen Geschäftsmann und Architekten, kennen. Die beiden gründeten eine Partnerschaft, die es James ermöglichte, ein weiteres Geschäft in Glasgow zu eröffnen, um Musikinstrumente sowie Spielzeug zu verkaufen. Diese Partnerschaft dauerte sechs Jahre und das Paar beschäftigte schließlich bis zu sechzehn Arbeiter. Craig starb leider 1765. Einer ihrer Mitarbeiter, Alex Gardner, übernahm schließlich das Geschäft, das bis weit ins 20.,

1764 heiratete er seine Cousine Margaret Miller, die ihm, bevor sie neun Jahre später bei der Geburt starb, sechs Kinder gebar.

James ‚ s engine

1764 reparierte James eine Modelldampfmaschine Newcomen. Watt erkannte schnell, wie ineffizient das Design war, es verschwendete viel Dampf. James beschloss, mit dem Design zu ringen, um seine Effizienz zu verbessern. 1765 kam er schließlich zu einer Lösung.,

Die Newcomen-Engine war seit fast 50 Jahren zum Pumpen von Wasser aus Minen im Einsatz. Sein Design hatte sich in dieser Zeit kaum verändert.

James ‚ Idee war es, den Motor mit einem separaten Kondensator zu versorgen. Dies sollte seine erste und größte Erfindung sein. Watt hatte bemerkt, dass das Problem mit der Newcomen-Dampfmaschine der Verlust latenter Wärme war. Zu dieser Zeit war das Verständnis der Dampfmaschine in einem sehr primitiven Zustand. Die Wissenschaft der Thermodynamik würde für mindestens weitere 100 Jahre nicht formalisiert.,

James hat es geschafft, das Modell zu reparieren, aber es hat kaum funktioniert. Er experimentierte weiter damit und stellte fest, dass etwa drei Viertel der Wärmeenergie des Motors beim Erhitzen des Motorzylinders in jedem Zyklus verbraucht wurden. Diese Energie wurde verschwendet, weil später im Zyklus kaltes Wasser in den Zylinder injiziert wurde, um den Dampf zu kondensieren, um seinen Druck zu reduzieren., Durch wiederholtes Erhitzen 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 beim Newcomen-Motor. Watts Lösung hätte die Kondensation in einer Kammer, die sich vom Hauptzylinder unterscheidet, aber mit ihr verbunden ist.

James trifft auf eine Idee

1765 wurde Watt von 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 müsste, indem er ihn mit einem „Dampfmantel“ umgibt.“

Dies würde bedeuten, dass bei jedem Zyklus sehr wenig Energie vom Zylinder absorbiert wurde., Dies würde die Verfügbarkeit von Energie für nützliche Arbeiten erheblich erhöhen.

James lernte später den britischen Arzt, Chemiker und Erfinder John Roebuck kennen. John war der Gründer der Carron Works und er war es, der James ermutigte, seinen eigenen Motor zu bauen. James Watt und John würden zusammen eine Partnerschaft eingehen, nachdem er einen kleinen Testmotor hergestellt hatte. Sein Prototyp wurde durch einige Darlehen von Joseph Black ermöglicht.,

Roebuck lebte zu dieser Zeit im Kinneil House, Bo ‚ ness, und Watt arbeitete an der Perfektionierung des Motors in einem kleinen angrenzenden Cottage zum Haus. Die erste Schale und ein sehr großer Teil eines seiner Experimente existieren noch heute.

Der Fortschritt des Motors wurde wegen der Schwierigkeit bei der Bearbeitung von Kolben und Zylinder für seinen Motor gestoppt. Eisenarbeiter waren zu dieser Zeit eher Schmieden als modernen Maschinisten ähnlich. Sie waren daher nicht in der Lage, die Komponenten mit ausreichend hoher Präzision herzustellen.

Im folgenden Jahr nahm Watt das berühmte Patent für „Eine neu erfundene Methode zur Verringerung des Dampf-und Kraftstoffverbrauchs in Feuerwehrfahrzeugen“ heraus.“Dies wurde mit hohen Kapitalkosten verfolgt.,

James bekommt einen Job

James Watt war für Bargeld geschnallt worden. Dies zwang ihn, eine Beschäftigung zu suchen. 1766 wurde Watt Landvermesser. Die nächsten acht Jahre seines Lebens verbrachte er damit, Routen für Kanäle in Schottland zu markieren. Diese Arbeit aß seine Zeit stark und seine Arbeit an seiner neuen Dampfmaschine wurde stark zurückgestellt.

Sein Partner Roebuck ging 1772 leider bankrott. Ein englischer Hersteller und Ingenieur Matthew Boulton, der auch der Hersteller der Soho Works in Birmingham war, übernahm Roebucks Anteile an Watts Patent., Nach acht Jahren der Landvermessung, James würde mit der Aufgabe abgestumpft werden. Aufgrund seiner neuen Partnerschaft mit Boulton zog James 1774 nach Birmingham.

Seine Partnerschaft mit Boulton würde James Zugang zu einigen der besten Eisenarbeiter der Welt verschaffen. Dies half immens bei der Herstellung von Teilen mit genügend Präzision, die für seinen Motor benötigt wurden.

James Watts Motor war ein sofortiger Hit

James Watts Patent wurde 1775 vom britischen Parlament verlängert. 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 schnellen Fortschritt von Watts Motor. So schnell, dass 1776 zwei Motoren installiert und voll funktionsfähig waren.

Ein Motor wurde geliefert und installiert, um Wasser in der Staffordshire Colliery zu pumpen., Der andere wurde zum Einblasen von Luft in Öfen bei John Wilkinson ‚ s Forges verwendet. Im Jahr 1776 heiratete James auch wieder seine neue Frau Ann MacGregor. Sie gebar ihm zwei weitere Kinder.

In den nächsten fünf Jahren, bis 1781, würde James Watt lange Zeit in Cornwall verbringen. Hier installierte und betreute er zahlreiche Pumpwerke für die lukrativen Kupfer – und Zinnminen der Region. James ‚ Motor war sehr begehrt geworden, da Minenmanager nach Möglichkeiten suchten, die Kosten einschließlich der Kraftstoffkosten zu senken.,

Franchising production

James Watts frühe Motoren wurden nicht direkt von Boulton und Watt hergestellt. Vielmehr wurden sie nach Zeichnungen und Plänen von Watt von anderen gemacht. James würde oft benötigt, um als beratender Ingenieur für ihre Produktion zu dienen. Motormontage und Shakedown wurde zunächst von Watt persönlich überwacht. Später von anderen Männern in ihrer Firma beschäftigt.

Diese frühen Maschinen waren ziemlich groß. Einer der ersten hatte beispielsweise einen Zylinder mit einem Durchmesser von 127 cm und einer Höhe von 7 Metern., Sie mussten in einem speziellen Gebäude zusammengebaut werden, um es unterzubringen. Boulton und Watt würden eine jährliche Zahlung für die Maschinen berechnen. Dies wurde als 1/3 des Wertes der eingesparten Kohle im Vergleich zu einem vorhandenen Newcomen-Motor festgelegt, der die gleiche Arbeit ausführt.

Watt, für all seinen wissenschaftlichen und technischen Scharfsinn war kein Geschäftsmann. Er musste heftige Verhandlungen ertragen, um angemessene Lizenzgebühren für seine Motoren zu erhalten. Trotzdem ging es James 1780 finanziell ziemlich gut. Sein Partner Boulton fand es jedoch schwierig, Kapital zu beschaffen., Im folgenden Jahr eröffnete Boulton einen neuen Markt in der Mais -, Malz-und Baumwollmühlen-Industrie.

Boulton entdeckt neue Möglichkeiten

James Watt wurde von Boulton aufgefordert, eine Form der Drehbewegung für seinen Dampf zu erfinden motoren. Die Idee war, die Hin-und Herbewegung des Originals zu ersetzen. 1781 tat er genau das., Sein sogenanntes Sonnen-und Planetengetriebe lieferte die Bewegung, mit der eine Welle für jeden Zyklus des Motors zwei Umdrehungen erzeugte.

1782 war James auf einer Rolle. Er erfand und patentierte den doppelt wirkenden Motor. Dieser Motor hatte einen Kolben, der sowohl schob als auch zog. Der Motor erforderte eine neue Methode, den Kolben starr mit dem Träger zu verbinden.,

Seine Lösung wurde 1784 entwickelt, als er die Parallelbewegung erfand. Dies ist eine Anordnung von Pleuelstangen, die die Kolbenstange in einer senkrechten Bewegung führten—die er als „eines der genialsten, einfachen Mechanikstücke beschrieb, die ich erfunden habe.“Boulton würde später die Notwendigkeit des Zentrifugalreglers zur automatischen Steuerung der Motordrehzahl vorschlagen. Watt würde seine Vorschläge annehmen und sie 1788 erfolgreich anwenden. Um 1790 erfand und fügte er auch ein Manometer hinzu. Dies hat das, was wir heute als Watt-Motor kennen, praktisch abgeschlossen.,

Spätere Jahre

Aufträge für seinen Motor wurden schnell von Papierfabriken, Mehlmühlen, Baumwollmühlen, Eisenmühlen, Brennereien, Kanälen und Wasserwerken überflutet. So viele, dass Watt 1790 ein wohlhabender Mann geworden war. Er hatte bis heute rund £76,000 an Lizenzgebühren aus seinen Patenten in den vorangegangenen 11 Jahren erhalten. Seine späteren Jahre wurden jedoch nicht vollständig von seinen Dampfmaschinen verbraucht.

James Watt war ein Mitglied der Lunar Society in Birmingham. Dies war eine Gruppe von Schriftstellern und Wissenschaftlern, die die Wissenschaften und Künste vorantreiben wollten., Watt würde auch seine Zeit damit verbringen, mit der Festigkeit von Materialien zu experimentieren. James war auch oft an Gerichtsverfahren zum Schutz seiner Patente beteiligt.

1785 wurden Watt und Boulton zu Fellows der Royal Society of London gewählt. Er würde auch anfangen, Zeit in den Ferien zu verbringen. Er kaufte sogar ein Anwesen in Doldowlod, Radnorshire. Um 1795 begann Watt sich langsam aus dem Geschäft zurückzuziehen. Bis 1880 näherte sich James schnell dem Rentenalter. 1880 war auch das Jahr, in dem seine Patente und Partnerschaften auslaufen würden.,

Watt gründete 1794 eine neue Firma, Boulton und Watt. Dieses Unternehmen baute die Soho-Gießerei, um Dampfmaschinen wettbewerbsfähiger herzustellen. Es war auch um diese Zeit, dass Watts Sohn aus seiner ersten Ehe, James, begann, ihm Probleme zu geben.

Familiäre Probleme

James Watt Junior war ein junger Sympathisant der französischen Revolution. Er war im Parlament öffentlich kritisiert worden, weil er 1792 eine Ansprache der Manchester Constitutional Society an die Société des Amis de la Constitution (den Jacobin Club) in Paris gehalten hatte.,

Watts langer Ruhestand wurde später auch durch den plötzlichen Tod eines anderen Sohnes durch seine zweite Ehe, Gregory, betrübt. Er würde auch viele seiner alten und engsten Freunde überleben. Trotzdem reiste James nach Schottland, Frankreich und Deutschland, als der Vertrag von Amiens 1802 unterzeichnet wurde.

James Watt würde seine Arbeit im Garret 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 Originalbüsten und Figuren für Freunde reproduzierte.,

James arbeitete auch als Berater der Glasgow Water Company. Watts Leistungen wurden zu Lebzeiten reichlich anerkannt. Er wurde 1806 zum Doktor der Gesetze der Universität Glasgow und 1814 zum ausländischen Associate der Französischen Akademie der Wissenschaften ernannt und erhielt ein Baronetariat, das er ablehnte.

Tod und Vermächtnis

James Watt starb am 25. Er war 83 Jahre alt.

James Watts Dampfmaschine war eine wirklich bahnbrechende Entwicklung und wohl der Schlüssel zur industriellen Revolution., Seine Maschine wurde unglaublich populär und wurde in vielen Unternehmen in ganz Großbritannien installiert. Sein Beitrag zu Wissenschaft und Technologie war so, dass ihm zu Ehren eine Krafteinheit, das Watt, benannt wurde.

Das Watt ist, falls Sie es nicht wissen, eine SI-Einheit, die einem Joule Arbeit pro Sekunde entspricht. Dies entspricht etwa 1/746 PS (für mechanische und elektrische PS). Einige Wissenschaftler argumentieren auch, dass die Erfindung seiner Parallelbewegung (oder seines doppelt wirkenden Motors) im Jahr 1784 den Beginn der umstrittenen Anthropozän-Epoche markieren sollte., Dies ist ein noch inoffizielles geologisches Zeitintervall.

Im Mai 2009 gab die Bank of England bekannt, dass Boulton und Watt auf der neuen £50-Note erscheinen werden. Dieses Design ist das erste, das ein Doppelporträt auf jeder Note der Bank of England zeigt. Dieses Bild zeigte die beiden Männer, nebeneinander, nebeneinander mit Bildern der Watt Dampfmaschine und Boulton Soho Werke., Zitate, die jedem der Männer zugeschrieben werden, sind auf dem Zettel vermerkt: „Ich verkaufe hier, Sir, was die ganze Welt haben möchte—MACHT“ (Boulton) und „Mir fällt nichts anderes ein als diese Maschine“ (Watt).

Im Jahr 2011 war James Watt auch einer von sieben Eröffnungsinduzierten der Scottish Engineering Hall of Fame.