James Watt, père de la machine à vapeur moderne

James Watt était un inventeur, ingénieur mécanique et chimiste écossais, célèbre pour ses travaux sur la première machine à vapeur moderne au monde. Il modifierait la machine à vapeur Newcomen pour en améliorer l’efficacité grâce à sa pensée créative et à ses connaissances scientifiques en matière de conception d’instruments. Le travail de James sur la machine à vapeur s’avérerait être une contribution substantielle au monde et qui aiderait, en grande partie, à alimenter la révolution industrielle en Grande-Bretagne et dans le reste du monde.,

James commence par travailler à la construction d’instruments à L’Université de Glasgow. Pendant ce temps, il s’intéressait aux machines à vapeur. Il réaliserait rapidement que les machines à vapeur existantes gaspillaient de l’énergie en refroidissant et réchauffant à plusieurs reprises le cylindre. Pour résoudre ce problème, il a introduit une amélioration simple mais significative de la conception. Un condenseur séparé. Cela évitait le gaspillage d’énergie et améliorait radicalement la puissance, l’efficacité et la rentabilité des machines à vapeur.

James Watt améliorerait progressivement la conception du moteur au fil des ans., Il a ajouté le mouvement rotatif et a élargi les applications des moteurs à des utilisations au-delà du simple pompage de l’eau. Watt tentera de commercialiser son invention mais connaîtra de nombreux revers financiers. Ce fut jusqu’à ce qu’il a conclu un partenariat avec Matthew Boulton en 1775. La paire formerait une nouvelle société, Boulton, et Watt, qui deviendrait finalement très réussie. Watt deviendrait finalement un homme très riche.

pendant sa retraite, Watt continuera à bricoler. Il développa plusieurs nouvelles inventions, mais aucune d’entre elles n’était aussi importante que la machine à vapeur., Il mourra plus tard à l’âge mûr de 83 ans.

premières années

James Watt est né le 19 janvier 1736 à Greenock, Renfrewshire, Écosse. Son père était le trésorier et magistrat de Greenock. Il a également dirigé une entreprise prospère de construction de navires et de maisons.

sa mère, Agnes Muirhead, venait d’une famille distinguée et était bien éduquée. Ses deux parents étaient presbytériens et de solides Covenants., Le grand-père de Watt, Thomas Watt, était en fait un professeur de mathématiques et bailee du Baron de Cartsburn. Fait intéressant, étant donné qu’il a été élevé par des parents religieux, il deviendra plus tard déiste.

L’enfance de James serait en proie à des maux de dents et des migraines. En raison de cet état de santé, il n’était pas en mesure d’aller régulièrement à l’école. Pour cette raison, James a été enseigné à la maison par ses parents au départ. Sa mère lui apprend à lire tandis que son père lui apprend l’arithmétique et l’écriture. Il fréquentera plus tard une école de grammaire où il apprit le Latin, le grec et les mathématiques.,

James Watt montrerait un grand niveau de dextérité manuelle, des compétences en ingénierie et une aptitude pour les mathématiques. D’autres sujets tels que le Latin et le grec ne l’intéressaient pas beaucoup.

Une partie importante de L’éducation de James était les ateliers de son père. Ici, James a travaillé avec ses propres outils, banc, et même une forge. Il passait son temps dans les ateliers à fabriquer des modèles comme des grues et des orgues à barillet. Il se familiarise rapidement avec les instruments de bord.,

son temps passé dans les ateliers de son père l’a aidé à décider rapidement ce qu’il voulait faire de sa vie, du moins au début. Pendant L’adolescence de James, son père perdra son héritage en raison de catastrophes commerciales et de la mort de sa mère.

James choisit son destin

à 17 ans, James décide de devenir fabricant d’instruments mathématiques. James Watt a d’abord déménagé à Glasgow où l’un des parents de sa mère a donné des conférences à l’Université. James rencontrerait également Robert Dick à Glasgow., Dick encouragea Watt à maîtriser la fabrication d’instruments en s’installant et en travaillant comme apprenti à Londres. James a agi sur ce conseil et en 1755 a déménagé à Londres après avoir trouvé un maître prêt à lui enseigner.

ce maître volontaire était un John Morgan. C’était un facteur d’instruments qui a accepté de le prendre mais avec peu de salaire. James finirait par travailler de longues heures en continu dans un atelier froid. Pour cette raison, sa santé a diminué.,

ses capacités ont dépassé les autres apprentis de John et il a pu terminer son mandat en un an, qui s’étendait normalement jusqu’à sept ans. La santé de James s’effondra en moins d’un an, mais il avait suffisamment appris à « travailler aussi bien que la plupart des compagnons. »Après cette période, James est retourné à Glasgow une fois de plus.,

comme James n’avait pas terminé un apprentissage officiel de sept ans, la Glasgow Guild of Hammerman (l’organisation qui avait compétence sur un artisan utilisant un marteau) a bloqué sa demande bien qu’il n’y ait pas de fabricants d’instruments mathématiques en Écosse à l’époque.

la situation de Watt a été facilitée par l’arrivée de la Jamaïque d’instruments astronomiques qui ont été légués à L’Université de Glasgow. Ces instruments nécessitaient l’attention d’experts. Watt a réussi à les remettre en état de marche et a été renuméré en conséquence. Ces instruments ont finalement été installés dans L’Observatoire Macfarlane. En raison de son excellent travail sur les instruments, trois professeurs lui ont offert la possibilité de créer un petit atelier au sein de l’Université.,

mise en place d’un atelier

cela a été initié en 1757. Ici, il a fabriqué et vendu des instruments mathématiques comme des quadrants, des compas et des échelles. Il aiderait également avec des démonstrations. Sur le campus de L’Université, James a rencontré de nombreux scientifiques et est notamment devenu un ami proche du chimiste et physicien britannique Joseph Black.

Joseph développera plus tard le concept de chaleur latente. James se lierait également d’amitié avec le célèbre Adam Smith.

en 1758, James fait la connaissance de John Craig, un homme d’affaires et architecte local., Les deux ont formé un partenariat qui a permis à James d’ouvrir un autre magasin à Glasgow pour vendre des instruments de musique ainsi que des jouets. Ce partenariat a duré six ans et le couple a finalement employé jusqu’à seize travailleurs. Craig est malheureusement décédé en 1765. Un de leurs employés, Alex Gardner, a finalement repris l’entreprise qui a duré bien au 20ème siècle.

en 1764, il épousa sa cousine Margaret Miller, qui, avant de mourir neuf ans plus tard en couches, lui donna six enfants.

le moteur de James

en 1764, James se retrouve à réparer un modèle de machine à vapeur Newcomen., Watt a rapidement réalisé à quel point la conception était inefficace, elle gaspillait beaucoup de vapeur. James a décidé de lutter avec la conception pour améliorer son efficacité. En 1765, il a finalement trouvé une solution.

le moteur Newcomen était utilisé depuis près de 50 ans pour pomper l’eau des mines. Sa conception n’avait guère changé à cette époque.

L’idée de James était de fournir au moteur un condenseur séparé. Ce devait être sa première et plus grande invention. Watt avait remarqué que le problème de la machine à vapeur Newcomen était sa perte de chaleur latente., À cette époque, la compréhension de la machine à vapeur était dans un état très primitif. La science de la thermodynamique ne serait pas formalisée avant au moins 100 ans.

James a réussi à réparer le modèle mais cela n’a guère fonctionné. Il a continué à l’expérimenter et a constaté qu’environ les trois quarts de l’énergie thermique du moteur étaient consommés pour chauffer le cylindre du moteur à chaque cycle., Cette énergie a été gaspillée car plus tard dans le cycle, de l’eau froide a été injectée dans le cylindre pour condenser la vapeur afin de réduire sa pression. Ainsi, en chauffant et en refroidissant à plusieurs reprises le cylindre, le moteur gaspillait la majeure partie de son énergie thermique plutôt que de la convertir en énergie mécanique.

Cette perte de chaleur latente était un énorme défaut avec le moteur Newcomen de L’avis de James. La solution de Watt aurait la condensation effectuée dans une chambre distincte du cylindre principal mais reliée à elle.

James frappe sur une idée

en 1765, Watt a été frappé par l’inspiration. Il a réalisé était de provoquer la vapeur à se condenser dans un cylindre séparé en dehors du piston. James a également réalisé que le moteur aurait besoin de maintenir la température du cylindre à la même température que la vapeur injectée en l’entourant d’une « chemise de vapeur. »

cela signifierait que très peu d’énergie était absorbée par le cylindre à chaque cycle., Cela entraînerait une augmentation considérable de la disponibilité d’énergie pour effectuer des travaux utiles.

James rencontrera plus tard le médecin, chimiste et inventeur britannique John Roebuck. John était le fondateur des Carron Works et C’est Lui qui a encouragé James à fabriquer son propre moteur. James Watt et John concluraient un partenariat ensemble après avoir fabriqué un petit moteur d’essai. Son prototype a été rendu possible par quelques prêts de Joseph Black.,

Roebuck vivait à Kinneil House, Bo’Ness à l’époque et Watt travaillait à perfectionner le moteur dans un petit chalet adjacent à la maison. Les cottages shell et une très grande partie de l’une de ses expériences existent encore aujourd’hui.

la progression du moteur a été bloquée en raison de la difficulté d’usinage du piston et du cylindre de son moteur. Les ferronniers de l’époque s’apparentaient plus à des forgerons qu’à des machinistes modernes. Ils étaient donc incapables de produire les composants avec une précision suffisante.

L’année suivante, Watt a sorti le fameux brevet pour « une nouvelle méthode inventée pour réduire la consommation de vapeur et de carburant dans les pompiers. »Cela a été poursuivi au Grand Prix du capital.,

James obtient un emploi

James Watt a devenir à court d’argent. Cela l’a forcé à chercher un emploi. En 1766, Watt était devenu arpenteur-géomètre. Les huit années suivantes de sa vie ont été consacrées à tracer des routes pour les canaux en Écosse. Ce travail a gravement mangé son temps et son travail sur sa nouvelle machine à vapeur a été sévèrement retardé.

son associé Roebuck fera malheureusement faillite en 1772. Un fabricant et ingénieur anglais Matthew Boulton qui était également le fabricant des usines Soho à Birmingham a repris les parts de Roebuck dans le brevet de Watt., Après huit ans d’arpentage, James deviendrait blasé de la tâche. En partie à cause de son nouveau partenariat avec Boulton, James a déménagé à Birmingham en 1774.

son partenariat avec Boulton permettrait à James d’avoir accès à certains des meilleurs ferronniers au monde. Cela a énormément aidé à produire des pièces avec assez de précision nécessaire pour son moteur.

le moteur de James Watt a été un succès instantané

Le brevet de James Watt a été prolongé par le Parlement britannique en 1775. La même année, Boulton et Watt formeront un partenariat plus officiel qui durera plus de 25 ans. Le soutien financier que Boulton a fourni a permis le progrès rapide du moteur de Watt. Si rapide, en fait, qu’en 1776, deux moteurs ont été installés et entièrement fonctionnels.

un moteur a été livré et installé pour pomper l’eau à la mine de Staffordshire., L’autre servait à souffler de l’air dans les fours des forges de John Wilkinson. En 1776, James se remariera avec sa nouvelle épouse Ann MacGregor. Elle lui donna deux enfants.

Au cours des cinq années suivantes, Jusqu’en 1781, James Watt passera de longues périodes à Cornwall. Il y installa et supervisa de nombreux moteurs de pompage pour les lucratives mines de cuivre et d’étain de la région. Le moteur de James était devenu très recherché car les gestionnaires de la mine cherchaient des moyens de réduire les coûts, y compris les coûts de carburant.,

production en franchise

Les premiers moteurs de James Watt n’étaient pas fabriqués directement par Boulton et Watt. Au contraire, ils ont été autorisés à être réalisés par d’autres à la suite de dessins et de plans réalisés par Watt. James serait souvent nécessaire pour servir un ingénieur-conseil pour leur production. L’assemblage du moteur et le shakedown étaient initialement supervisés par Watt en personne. Plus tard par d’autres hommes dans leur emploi.

Ces premières machines étaient assez grandes. L’un des premiers, par exemple, avait un cylindre avec un diamètre de 127 cm et une hauteur de 7 mètres., Ils devaient être assemblés dans un bâtiment dédié pour l’abriter. Boulton et Watt factureraient un paiement annuel pour les machines. Cela a été défini comme 1/3 de la valeur du charbon économisé par rapport à un moteur Newcomen existant effectuant le même travail.

Watt, malgré tout son sens scientifique et technique n’était pas un homme d’affaires. Il fut obligé d’endurer des négociations acharnées afin d’obtenir des redevances adéquates sur ses moteurs. Malgré cela, en 1780, James se portait plutôt bien financièrement. Son partenaire, Boulton, cependant, avait du mal à lever des capitaux., L’année suivante, Boulton a vu un nouveau marché s’ouvrir dans les industries du maïs, du malt et des filatures de coton.

Boulton trouve de nouvelles opportunités

James Watt a été incité par Boulton à inventer une forme de mouvement rotatif pour ses machines à vapeur. L’idée était de remplacer l’action réciproque de l’original. C’est ce qu’il fit en 1781., Son soi-disant engrenage soleil-planète fournissait le mouvement au moyen duquel un arbre produisait deux tours pour chaque cycle du moteur.

en 1782, James était sur un rouleau. Il a inventé et breveté le moteur à double effet. Ce moteur avait un piston qui poussait et tirait. Le moteur nécessitait une nouvelle méthode de connexion rigide du piston à la poutre.,

sa solution a été développée en 1784 quand il a inventé le mouvement parallèle. Il s’agit d’un arrangement de bielles qui guidait la tige de piston dans un mouvement perpendiculaire—qu’il a décrit comme « l’un des mécanismes les plus ingénieux et les plus simples que j’ai inventés. »Boulton suggérera plus tard la nécessité d’un régulateur centrifuge pour le contrôle automatique de la vitesse du moteur. Watt reprendrait ses suggestions et les appliquerait avec succès en 1788. En 1790, il a également inventé et ajouté un manomètre. Cela a pratiquement achevé ce que nous connaissons aujourd’hui comme le moteur Watt.,

les années suivantes

Les commandes affluent rapidement pour son moteur des papeteries, des minoteries, des filatures de coton, des filatures de fer, des distilleries, des canaux et des aqueducs. Tellement, en fait, que par 1790 Watt était devenu un homme riche. Il avait, à ce jour, reçu environ £76,000 en redevances de ses brevets au cours des 11 années précédentes. Cependant, ses dernières années ne furent pas entièrement consommées par ses machines à vapeur.

James Watt était membre de la Lunar Society à Birmingham. C’était un groupe d’écrivains et de scientifiques qui souhaitent progresser les sciences et les arts., Watt passerait également son temps à expérimenter sur la résistance des matériaux. James a également souvent été impliqué dans des procédures judiciaires pour protéger ses brevets.

en 1785, Watt et Boulton furent élus membres de la Royal Society of London. Il commencerait également à passer du temps en vacances. Il a même acheté un domaine à Doldowlod, Radnorshire. En 1795 Watt a commencé à se retirer lentement des affaires. En 1880, James approche à grands pas de l’âge de la retraite. 1880 est également l’année où ses brevets et son partenariat commenceront à expirer.,

Watt créé une nouvelle entreprise en 1794, Boulton et Watt. Cette entreprise a construit la fonderie de Soho pour fabriquer des machines à vapeur de manière plus compétitive. C’est aussi à cette époque que le fils de Watt issu de son premier mariage, James, a commencé à lui poser des problèmes.

problèmes familiaux

James Watt Junior était un jeune sympathisant de la Révolution française. Il avait été ouvertement critiqué au Parlement pour avoir présenté en 1792, un discours de la Manchester Constitutional Society à la Société des Amis de la Constitution (le club des Jacobins) à Paris.,

La longue retraite de Watt fut plus tard également attristée par la mort soudaine d’un autre fils de son second mariage, Gregory. Il survivrait également à beaucoup de ses anciens et plus proches amis. Malgré cela, James a voyagé en Écosse et en France et en Allemagne lorsque le Traité d’Amiens a été signé en 1802.

James Watt permettrait de poursuivre son travail dans le grenier de sa maison. Ici, il avait construit et équipé comme un petit atelier. James a continué à bricoler et à inventer et a effectivement développé une machine à sculpter avec laquelle il a reproduit des bustes et des figures originales pour des amis.,

James a également travaillé comme consultant pour la Glasgow Water Company. Les réalisations de Watt ont été amplement reconnues de son vivant. Il est fait docteur en droit de L’Université de Glasgow en 1806 et associé étranger de l’Académie Française des Sciences en 1814 et se voit offrir un titre de Baron, qu’il refuse.

décès et héritage

James Watt est décédé le 25 août 1819. Il avait 83 ans.

La machine à vapeur de James Watt était un développement vraiment révolutionnaire et, sans doute, la clé de la Révolution Industrielle., Sa machine est devenue incroyablement populaire et a été installée dans de nombreuses entreprises à travers le Royaume-Uni. Sa contribution à la science et à la technologie a été telle qu’une unité de puissance a été nommée en son honneur, le Watt.

Le Watt, au cas où vous ne le sauriez pas, est une unité SI égale à un Joule de travail effectué par seconde. Cela équivaut à environ 1/746 D’une puissance (pour la puissance mécanique et électrique). Certains scientifiques soutiennent également que l’invention de son mouvement parallèle (ou moteur à double effet) en 1784 devrait marquer le début de l’époque controversée de L’Anthropocène., Il s’agit d’un intervalle de temps géologique encore non officiel.

en mai 2009, la Banque d’Angleterre a annoncé que Boulton et Watt apparaîtront sur le nouveau billet de £50. Cette conception est la première à comporter un double portrait sur n’importe quel billet de la Banque d’Angleterre. Cette image mettait en scène les deux hommes, côte à côte, juxtaposés avec des images de la machine à vapeur de Watt et des œuvres de Soho de Boulton., Des citations attribuées à chacun des hommes sont inscrites sur la note: « je vends ici, monsieur, ce que tout le monde désire avoir—le pouvoir » (Boulton) et « je ne peux penser à rien d’autre que cette machine » (Watt).

en 2011, James Watt a également été l’un des sept premiers intronisés au Scottish Engineering Hall of Fame.