James Watt: Biographie, Inventions et Contributions

James Watt (1736-1819) était un ingénieur et inventeur écossais renommé dont les améliorations de la machine à vapeur ont été fondamentales pour son expansion et, par conséquent, ont rendu possible la première révolution industrielle, qui a entraîné de grands changements dans la société du moment.

Quand on parle de cet inventeur, on raconte souvent l'histoire d'un watt fasciné par la vue d'un chaudron en ébullition; en particulier, en observant la force exercée par la vapeur sur le couvercle. Les versions varient: dans certains Watt, il est jeune et dans d'autres, il est plus âgé. L'objet observé change également de propriétaire, étant attribué à la mère et d'autres fois à sa tante.

Ce qui est certain, c’est que cette histoire simple symbolise la fascination qui a amené James Watt à devenir l’un des hommes les plus influents de son époque.

En son honneur, plusieurs endroits portent son nom. Parmi celles-ci, la bibliothèque Watt, située à Greenock; James Watt University, également située dans sa ville natale; l'Université Heriot-Watt, basée à Edimbourg; et certaines facultés de sciences à travers le Royaume-Uni.

Biographie

James Watt est né le 19 janvier 1736 à Greenock, en Écosse, en Écosse. Fils d'un marchand et fabricant de navires prospère, Watts était un enfant dont la santé était très fragile.

À l'école primaire, il n'a appris que la géométrie, le latin et le grec, parce qu'il a été éduqué à la maison par ses parents. C'est là que sa mère lui a appris à écrire et à lire, ainsi qu'à apprendre l'arithmétique.

Watt passait le plus clair de son temps dans l'atelier de son père. Il y avait des outils et une forge, avec lesquels il a appris à améliorer et à renforcer les bateaux de son père. C'est lui qui a appris à James comment fabriquer des instruments et des artefacts en bois et en métal.

Le jeune Watt a vite appris le métier de menuisier avec un jeu que son père lui a offert: avec cette annulation, il a modifié ses jouets et les a convertis en nouvelles choses.

La mère de James est décédée alors qu'il n'avait que dix-sept ans. Peu de temps après, les affaires de son père déclinèrent rapidement. Ces événements ont motivé James à rechercher de meilleures opportunités dans de nouveaux lieux.

En 1755, Watt s’installa à Londres, capitale de l’Angleterre, pour exercer en tant qu’apprenti dans un atelier d’instruments mathématiques. À cette époque, il a appris à fabriquer des instruments liés à la navigation. Le jeune Watt décida de retourner en Écosse un an plus tard, car il vit à Londres un environnement inconfortable et déplaisant.

Retour à Glasgow

James Watt voulait s'établir à Glasgow, la capitale écossaise, en tant que fabricant d'instruments. Cependant, la Blacksmiths Guild de Glasgow limitait la possibilité d’échanger leurs instruments. Les forgerons ont fait valoir qu'il devait être apprenti pendant au moins sept ans avant de pouvoir échanger ses outils.

Cet incident conduisit Watt à l'Université de Glasgow en 1756. Sa première mission fut de réparer une cargaison d'instruments astronomiques appartenant à Alexander Macfarlane, un marchand écossais basé à la Jamaïque. Une partie de ces artefacts ont ensuite été installés dans l'observatoire de ladite maison d'études.

C'est à l'université de Glasgow que Watt a rencontré un grand nombre de scientifiques. Parmi eux figure Joseph Black, père de la chimie moderne et de l'étude de la chaleur, avec qui il a établi une relation fondamentale pour le développement de la machine à vapeur.

En 1759, Watt rencontra James Craig, architecte et homme d'affaires. Les deux ont formé une relation commerciale: pendant six ans, Watt a fabriqué des quadrants, des microscopes et d’autres instruments optiques dans un petit atelier sur Trongate.

En 1763, il devint actionnaire de la poterie Delftfield Pottery Co. Watt travailla également comme ingénieur civil, effectuant diverses inspections et la construction des canaux de Forth, Clyde et Caledonian.

Watt a épousé sa cousine Margaret Miller en 1764, avec qui il a eu cinq enfants. Parmi eux, deux seulement ont atteint l'âge adulte: James Jr. et Margaret. Huit ans plus tard, Watt est devenu veuf.

Boulton & Watt: le début d'une révolution

Watt passa les prochaines années de sa vie à améliorer la conception de la machine à vapeur avant de s'installer à Birmingham en 1774.

Là, il s'est associé à Matthew Boulton, magnat industriel et propriétaire de la fonderie Soho. En tant qu'homme méfiant, Watt n'était pas un homme d'affaires. Cependant, son amitié avec Boulton lui permet de faire connaître sa machine et de s'enrichir.

Un an plus tard, la fonderie a reçu deux commandes pour la construction de la machine à vapeur Watt. En 1776, les machines ont été installées. son succès se répandit et la fonderie continua à recevoir des commandes de fabrication. En 1777, Watt épousa Ann MacGregor, fille d'un fabricant d'encres; de ce second mariage, Gregory, Janet et Ann sont nés.

Le partenariat avec Boulton a amené Watt à améliorer son moteur à vapeur cinq fois plus efficacement que Newcomen. Bientôt, son invention a été utilisée dans les mines, les usines, les usines, les fonderies et les textileries. À partir de ce moment, la révolution industrielle commence à prendre forme et à s'étendre à travers le monde.

Dernières années

Les améliorations apportées à la machine à vapeur font de James Watt un homme riche: il prend sa retraite en 1800, achète des cottages en Écosse, se rend en France et en Allemagne avec son épouse et participe à des sociétés consacrées aux sciences et aux arts.

Les contributions de Watt ont été largement reconnues au cours de sa vie: il était membre de la Royal Society de Londres et de la Royal Society of Edinburgh. L'Université de Glasgow lui décerne le titre de docteur en droit en 1806, l'Académie française des sciences le nomme membre en 1814 et se voit également proposer le titre de baron, mais Watt le rejette.

L’invention occupe une place centrale dans la vie de James Watt. Après avoir pris sa retraite, il conçut de nouveaux instruments dans un petit atelier jusqu'à sa mort, le 19 août 1819. Grâce à ses contributions, la Grande-Bretagne devint la première société industrialisée au monde.

Inventions

Depuis sa relation avec James Craig, Watt s’intéresse à la conception des moteurs à vapeur et ce n’est qu’en 1763 qu’il eut l’occasion de les étudier: le professeur de philosophie naturelle John Anderson chargea Watt de réparer un moteur à vapeur conçu par Thomas Newcomen en 1711.

Watt a pu réparer la machine, mais elle a toujours été endommagée après une utilisation prolongée. Watt a pris plusieurs tests pour découvrir que l'erreur fondamentale de la machine Newcomen résidait dans sa conception et non dans ses composants.

Panne de machine

L’erreur suivante a été commise par la machine Newcomen: la vapeur était condensée dans le même cylindre dans lequel elle devait également s’étendre pour déplacer le piston. Watt a estimé que le gaspillage d'énergie était de 80% pour chaque cycle, car il fallait attendre longtemps pour que la vapeur se réchauffe à nouveau pour pousser le piston.

Deux ans plus tard, Glasgow trouva la solution au problème en traversant Glasgow Green Park: un cylindre séparé servant de condensateur. Cela permettrait d'économiser davantage de carburant et d'améliorer l'efficacité du moteur à vapeur.

La solution de Watt permettait au piston de conserver la chaleur tandis que la vapeur se condensait dans un cylindre différent; Ce condenseur évitait les grandes quantités de chaleur perdues lors du chauffage et du refroidissement répétés du piston. Watt fut en mesure de fabriquer le premier modèle entièrement fonctionnel en 1765.

Pendant cette période, l'un de ses plus grands financiers était Joseph Black. Il lui a également présenté John Roebuck, responsable de la célèbre fonderie Carron. Roebuck et Watt ont travaillé ensemble pendant quatre ans, jusqu'à ce que des problèmes financiers obligent Roebuck à paralyser la fonderie en 1773.

Peu de temps après, Watt rencontra Matthew Boulton et les relations d’affaires qui lui avaient permis de se consacrer entièrement à son invention. À l'usine Boulton, il a pu fabriquer plusieurs versions de son moteur à vapeur.

Temps d'amélioration

Les machines à watt étaient largement utilisées et sa renommée se répandait dans tout le Royaume-Uni. Cependant, les plus grandes avancées de la machine à vapeur ont été réalisées entre 1781 et 1788. Les modifications apportées par Watt ont permis à la machine d’utiliser la vapeur plus efficacement.

Parmi les améliorations apportées figurent l'utilisation d'un piston à double action, le remplacement de la liaison entre la chaîne et le cylindre par trois tiges rigides et la création d'un autre dispositif mécanique modifiant le mouvement de va-et-vient du cylindre. à un déplacement circulaire, avec des possibilités de régler la vitesse.

Cette nouvelle machine remplaçant l'utilisation de l'animal en tant que force, Watt décida donc de mesurer sa machine en termes de nombre de chevaux qu'il remplaçait.

Le scientifique écossais a conclu que la valeur "un cheval-vapeur" équivaut à l'énergie nécessaire pour lever verticalement un poids de 75 kg à la vitesse de 1 m / s. Cette mesure est encore utilisée aujourd'hui.

Expériences chimiques

Dès son plus jeune âge, Watt était fasciné par la chimie. À la fin de 1786, l'inventeur écossais était à Paris lorsqu'il assista à une expérience du comte français et chimiste Berthollet. L'expérience a montré la création de chlore par la réaction de l'acide chlorhydrique avec du dioxyde de manganèse.

Berthollet a découvert qu'une solution aqueuse composée de chlore était capable de blanchir les textiles. Il a bientôt publié sa découverte, qui a attiré l'attention de rivaux potentiels.

À son retour en Grande-Bretagne, Watt a commencé à expérimenter à la suite des conclusions de Berthollet, dans l'espoir de trouver un procédé rentable sur le plan économique.

Watt a découvert que le mélange de sel, de dioxyde de manganèse et d'acide sulfurique était capable de produire du chlore. Il passa ensuite le chlore dans une solution alcaline et obtint un liquide trouble capable de blanchir les tissus.

Il a rapidement communiqué ses conclusions à sa femme Ann et à James MacGregor, son beau-père, fabricant de colorants. Étant une personne très réservée dans son travail, Watt n'a révélé sa découverte à personne.

Avec MacGregor et son épouse, Watt a commencé à magnifier le processus. En 1788, Watt et son beau-père purent blanchir 1500 mètres de tissu.

Découverte de Berthollet

En parallèle, Berthollet a découvert le même processus de sel et d'acide sulfurique. Contrairement à Watt, le comte Berthollet décida de rendre publique cette découverte en révélant sa découverte.

Bientôt, de nombreux scientifiques ont commencé à expérimenter le processus. En devenant un concurrent aussi accéléré, James Watt a décidé d'abandonner ses efforts dans le domaine de la chimie. Plus de dix ans plus tard, en 1799, Charles Tennant a breveté un nouveau procédé permettant de produire une poudre blanchissante dont le succès commercial a été retentissant.

Autres inventions

Watt a continué à concevoir de nouveaux artefacts après sa retraite. L'un d'eux était une presse à imprimer spéciale pour copier des lettres. Cela évitait d'écrire plusieurs fois une lettre, ce qui était habituel pour un homme d'affaires.

L'impression de Watt consiste à écrire la lettre originale avec une encre spécifique; ensuite, les copies ont été faites en plaçant une feuille de papier sur la lettre écrite et en pressant les deux ensemble. Il a également construit des machines pour reproduire des bustes et des sculptures.

Contributions

Les contributions apportées par Watt au domaine de la science ont transformé le panorama mondial lors du lancement de la première révolution industrielle. Grâce à la machine à vapeur, il y a eu de grandes transformations économiques et sociales; La productivité des usines a considérablement augmenté grâce au moteur à vapeur conçu par Watt.

En raison de leurs contributions à la science, le système international d'unités baptisées avec le nom watt - ou watt - l'unité de puissance équivalente à un joule de travail par seconde.

L'impact généré par la machine Watt dans le monde a conduit les scientifiques à envisager une nouvelle époque géologique: l'Anthropocène. L'année de 1784, dans laquelle Watt incorpore les améliorations les plus importantes à sa machine, sert de point de départ à cette époque définie par l'altération de l'homme à la surface de la Terre, de l'atmosphère et des océans.