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James Watt

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James Watt (19 janvier 1736-25 août 1819)1 était un inventeur et ingénieur écossais dont les améliorations apportées à la machine à vapeur ont donné une grande partie de l'impulsion à la révolution industrielle. Son invention a amené le moteur hors des bassins houillers éloignés et dans les usines, où le travail pouvait être effectué à grande échelle, presque toute l'année, avec une efficacité beaucoup plus élevée. La machine à vapeur était utilisée dans la locomotive et le bateau à vapeur, entraînant ainsi la révolution des transports. De plus, des demandes plus élevées pour un usinage précis ont conduit à une cascade d'outils qui ont été utilisés pour produire de meilleures machines. Dans le même temps, la machine à vapeur de Watt a concentré son attention sur les processus de conversion de la chaleur en travail mécanique. Il a inspiré les travaux révolutionnaires de Sadi Carnot sur l'efficacité des moteurs thermiques, conduisant au développement du domaine de la physique connu sous le nom de thermodynamique.

La biographie

Les premières années

Une statue du bâtiment du James Watt College marque l'emplacement de son lieu de naissance.

Watt est né le 19 janvier 1736 à Greenock, un port maritime sur le Firth of Clyde, en Écosse. Son grand-père était instructeur d'arpentage et de navigation, tandis que son père fabriquait des instruments nautiques et était armateur, armateur et entrepreneur. La mère de Watt, Agnes Muirhead, venait d'une famille distinguée et était bien éduquée. Ses deux parents étaient presbytériens.

Watt a fréquenté l'école de façon irrégulière, principalement parce qu'il souffrait de migraines. En raison de cette infirmité, il a suivi l'essentiel de ses études à la maison. Le père de Watt a installé un petit établi pour son fils, qui a sérieusement appris et pratiqué les compétences du travail du bois, du travail des métaux, de la fabrication d'instruments et de la fabrication de modèles. Il a fait preuve d'une grande dextérité manuelle et d'une aptitude aux mathématiques.

À dix-sept ans, sa mère est décédée et la santé de son père a commencé à se détériorer. Watt a voyagé à Glasgow et a été apprenti chez un opticien. Il s'est ensuite dirigé vers Londres sur les conseils d'un ami et a étudié la lutherie pendant un an. Bien qu'il ait appris son métier, l'environnement de travail défavorable a mis sa santé à rude épreuve et l'a forcé à retourner en Écosse, où il a fait une convalescence. Après son rétablissement, il a tenté de s'établir comme facteur d'instruments à Glasgow. Bien qu'il n'y ait pas d'autres fabricants d'instruments mathématiques en Écosse, la Glasgow Guild of Hammermen (tout artisan utilisant des marteaux) a bloqué sa certification parce qu'il n'avait pas servi au moins sept ans comme apprenti.

Watt a été sauvé de cette impasse par des professeurs de l'Université de Glasgow qui, en 1757, lui ont offert la possibilité de monter un petit atelier au sein de l'université. L'un des professeurs, l'éminent physicien et chimiste Joseph Black, est devenu l'ami et le mentor de Watt.

En 1764, alors qu'il était sur le point d'apporter une amélioration majeure au moteur Newcomen, Watt épousa sa cousine, Margaret Miller, avec qui il aurait cinq enfants, dont deux survivraient jusqu'à l'âge adulte.

La première femme de Watt est morte en couches en 1773 et en 1776, il a épousé sa deuxième femme, Ann MacGregor.

Outre l'amélioration de la machine à vapeur, Watt a entrepris d'autres activités. Dans les années 1880, il a expérimenté l'application de composés chlorés au processus de blanchiment. Il a également été le premier à proposer la structure composée de l'eau, bien que ses éléments constitutifs, l'oxygène et l'hydrogène, n'aient été identifiés que des années plus tard, par le scientifique français Antoine Lavoisier.

Personnalité

Watt était un inventeur enthousiaste, avec une imagination fertile qui empêchait parfois de terminer ses œuvres, car il pouvait toujours voir "juste une amélioration de plus". Il était habile de ses mains et était également capable d'effectuer des mesures scientifiques systématiques qui pouvaient quantifier les améliorations qu'il avait apportées et produire une meilleure compréhension du phénomène avec lequel il travaillait.

Watt était un gentleman, très respecté par d'autres hommes éminents de la révolution industrielle. Il était membre de la Royal Society d'Edimbourg et de la Royal Society de Londres, membre de la Batavian Society, et l'un des huit seuls associés étrangers de l'Académie française des sciences. Il était également un membre important de la Lunar Society, et était un causeur et un compagnon très recherché, toujours intéressé à élargir ses horizons. C'était un homme d'affaires plutôt pauvre, et il détestait particulièrement les négociations et les conditions de négociation avec ceux qui cherchaient à utiliser la machine à vapeur. Jusqu'à sa retraite, il était toujours très préoccupé par ses affaires financières et était quelque chose d'inquiétant. Ses relations personnelles avec ses amis et partenaires étaient toujours agréables et durables.

Des années plus tard

Watt a pris sa retraite en 1800, la même année que son partenariat avec Boulton a expiré, ainsi que les droits de brevet sur la machine à vapeur. Le célèbre partenariat a été transféré aux fils des hommes, James Watt, Jr. et Matthew Boulton. William Murdoch, un employé de longue date de l'entreprise, est devenu associé et l'entreprise a prospéré.

Watt a continué de produire et de breveter d'autres inventions avant et pendant sa semi-retraite. Il a inventé une nouvelle méthode de mesure des distances par télescope, un appareil pour copier des lettres, des améliorations dans la lampe à huile, un mangle à vapeur et une machine pour copier la sculpture.

Il est décédé dans sa maison, "Heathfield", à Handsworth, Staffordshire, le 25 août 1819, à l'âge de 83 ans.

Machine à vapeur

Le saviez-vous? Les améliorations apportées par James Watt à la machine à vapeur Newcomen ont donné l'essentiel de la révolution industrielle

Texte dans l'article

En 1761, quatre ans après l'ouverture de son atelier, Watt a commencé à expérimenter la vapeur après que son ami, le professeur John Robison, y ait attiré son attention. À ce stade, Watt n'avait encore jamais vu de machine à vapeur en fonctionnement, mais il a essayé de construire un modèle. Cela n'a pas fonctionné de manière satisfaisante, mais il a continué ses expériences et a commencé à lire tout sur la vapeur sur lequel il pouvait mettre la main. Il a découvert indépendamment l'importance de la chaleur latente - la chaleur absorbée ou libérée sans changement de température lorsqu'une substance se déplace parmi les états de solide, de liquide ou de gaz - en comprenant le moteur. À l'insu de Watt, Black avait découvert le principe quelques années auparavant. Watt a appris que l'université possédait un modèle de moteur Newcomen, mais c'était à Londres pour les réparations.

Nommé d'après son inventeur, Thomas Newcomen, le moteur Newcomen existait depuis 1705, sans être amélioré de manière significative, et avait été appliqué avec succès à l'élimination des eaux souterraines des mines de charbon.

Le moteur Newcomen fonctionnait en remplissant une chambre de piston avec de la vapeur, qui serait ensuite condensée en aspergeant de l'eau froide dans la chambre. La vapeur de condensation produirait un vide, ce qui abaissait le piston. Le mouvement vers le bas a abaissé un bras d'une poutre, le mouvement vers le haut de l'autre bras étant relié à des machines, comme une pompe pour extraire l'eau d'une mine de charbon. Le processus serait répété, créant ainsi une action de bascule répétitive qui déplaçait le faisceau pivoté de haut en bas.

Watt a convaincu l'université de faire revenir son modèle cassé du moteur Newcomen et a fait les réparations lui-même en 1763. Cela a à peine fonctionné, et après de nombreuses expérimentations, il a montré qu'environ quatre-vingt pour cent de la chaleur de la vapeur était consommée pour chauffer le piston. cylindre.

La vision critique de Watt était d'ajouter une chambre séparée, appelée le condenseur, qui était reliée au cylindre du piston par un tuyau. La condensation de la vapeur se produirait dans le condenseur, permettant ainsi de maintenir la température du cylindre du piston à celle de la vapeur injectée et de minimiser les pertes de chaleur. En 1765, Watt a produit son premier modèle de travail basé sur ce principe.

Puis vint une longue lutte pour produire un moteur à grande échelle. Cela nécessitait plus de capitaux, dont certains venaient des Noirs. Un soutien plus substantiel est venu de John Roebuck, le fondateur de la célèbre Carron Iron Works, près de Falkirk, avec qui il a maintenant formé un partenariat. Mais la principale difficulté résidait dans l'usinage du piston et du cylindre. Les métallurgistes de l'époque ressemblaient plus à des forgerons qu'à des machinistes, de sorte que les résultats laissaient beaucoup à désirer. Beaucoup de capitaux ont été dépensés pour la poursuite du brevet révolutionnaire, qui à l'époque exigeait une loi du Parlement.

À court de ressources, Watt a été contraint de prendre un emploi d'ingénieur civil en 1866, travail qu'il ferait pendant huit ans jusqu'à ce que davantage de capitaux pour développer et fabriquer ses inventions soient disponibles. En 1767, Watt se rendit à Londres pour obtenir le brevet sur sa nouvelle invention, qui fut accordée en 1769. Entre-temps, Roebuck fit faillite et Matthew Boulton, qui possédait les fonderies Soho près de Birmingham, acquit ses droits de brevet. Watt et Boulton ont formé un partenariat extrêmement réussi qui a duré les vingt-cinq prochaines années.

Au cours de cette période, Watt a finalement eu accès à certains des meilleurs travailleurs du fer au monde. Le problème de la fabrication d'un grand cylindre avec un piston bien ajusté a été résolu par John Wilkinson, qui avait développé des techniques de forage de précision pour la fabrication de canons à Bersham, près de Wrexham, au nord du Pays de Galles. Enfin, en 1776, les premiers moteurs sont installés et fonctionnent dans des entreprises commerciales. Ces premiers moteurs étaient utilisés pour les pompes et ne produisaient que des mouvements alternatifs. Les commandes ont commencé à affluer et pendant les cinq années suivantes, Watt a été très occupé à installer d'autres moteurs, principalement à Cornwall, pour pomper l'eau des mines.

Le champ d'application de la machine à vapeur améliorée n'a été considérablement élargi qu'après que Boulton a exhorté Watt à convertir le mouvement alternatif du piston pour produire une puissance de rotation pour le meulage, le tissage et le fraisage. Bien qu'une manivelle semblait la solution logique et évidente à la conversion, Watt et Boulton ont été bloqués par un brevet pour cela, dont le titulaire, John Steed, et ses associés ont proposé de faire une licence croisée du condenseur externe. Watt s'y est catégoriquement opposé, et ils ont contourné le brevet avec leur équipement solaire et planétaire en 1781.

Au cours des six années suivantes, Watt a apporté un certain nombre d'autres améliorations et modifications à la machine à vapeur. Un moteur à double effet, dans lequel la vapeur agissait alternativement des deux côtés du piston en était un. Un papillon des gaz pour contrôler la puissance du moteur, et un régulateur centrifuge pour l'empêcher de "fuir" étaient très importants. Il a décrit les méthodes de travail de la vapeur de manière extensive. Un moteur composé, qui connectait deux moteurs ou plus, a été décrit. Deux autres brevets ont été accordés pour ces derniers en 1781 et 1782. De nombreuses autres améliorations qui facilitaient la fabrication et l'installation étaient continuellement mises en œuvre. L'un d'eux comprenait l'utilisation de l'indicateur de vapeur, qui produisait un graphique informatif de la pression dans le cylindre par rapport à son volume, qu'il gardait secret commercial. Ces améliorations prises ensemble ont produit un moteur qui était environ cinq fois plus efficace dans son utilisation du carburant que le moteur Newcomen.

En raison du danger d'explosion des chaudières et des problèmes persistants de fuites, Watt s'est d'abord opposé à l'utilisation de vapeur à haute pression. Essentiellement, tous ses moteurs utilisaient de la vapeur à une pression proche de la pression atmosphérique.

En 1794, les partenaires fondent Boulton et Watt, pour fabriquer exclusivement des machines à vapeur. En 1824, il avait produit 1164 machines à vapeur. Boulton s'est révélé être un excellent homme d'affaires, et les deux hommes ont finalement fait fortune.

Controverse

Comme pour de nombreuses inventions majeures, il est contesté si Watt était l'inventeur original et unique de certaines des nombreuses inventions qu'il a brevetées. Il n'est pas contesté, cependant, qu'il était le seul inventeur de sa plus importante invention, le condenseur séparé. Mais c'était sa pratique (vers les années 1780) de préempter les idées des autres qui lui étaient connues en déposant des brevets dans le but d'obtenir un crédit pour l'invention pour lui-même et de s'assurer que personne d'autre ne pouvait la pratiquer.

Certains soutiennent que ses interdictions à son employé, William Murdoch, de travailler avec de la vapeur à haute pression sur ses expériences de locomotive à vapeur ont retardé son développement. Watt et Boulton se sont battus contre des ingénieurs rivaux tels que Jonathan Hornblower, qui ont essayé de développer des moteurs qui ne dérogent pas à leurs brevets.

Watt a breveté l'application du soleil et de la planète à la vapeur en 1781, et une locomotive à vapeur en 1784, qui ont toutes deux de fortes prétentions d'avoir été inventées par Murdoch. Murdoch n'a jamais contesté les brevets, cependant, et est resté un employé de Boulton et Watt pendant la majeure partie de sa vie. La firme de Boulton et Watt a continué d'utiliser le soleil et les engrenages planétaires dans leurs moteurs rotatifs longtemps après l'expiration du brevet pour la manivelle en 1794.

Héritage

Statue de James Watt à l'Université Heriot-Watt, Édimbourg

Le moteur à vapeur amélioré de James Watt a transformé le moteur Newcomen, qui n'avait pratiquement pas changé depuis 50 ans, en une source d'énergie qui a transformé le monde du travail et a été l'innovation clé qui a provoqué la révolution industrielle. Une caractéristique importante de l'invention de Watt est qu'elle a fait sortir le moteur des champs de charbon éloignés dans des usines, où de nombreux mécaniciens, ingénieurs et même bricoleurs ont été exposés à ses vertus et à ses limites. C'était une plate-forme pour des générations d'inventeurs à améliorer. Il était clair pour beaucoup que des pressions plus élevées produites dans des chaudières améliorées rendraient les moteurs plus efficaces et entraîneraient la révolution des transports qui s'incarnera bientôt dans la locomotive et le bateau à vapeur.

La machine à vapeur a permis la construction de nouvelles usines qui, ne dépendant pas de l'énergie hydraulique, pouvaient être placées presque n'importe où et fonctionner toute l'année. Les travaux ont été retirés des chalets, ce qui a permis des économies d'échelle. Le capital pourrait fonctionner plus efficacement et la productivité manufacturière s'est grandement améliorée. La nouvelle demande d'usinage précis a produit une cascade d'outils qui pourraient être utilisés pour produire de meilleures machines.

Dans le domaine de la science pure, la machine à vapeur de Watt a concentré son attention sur les processus de conversion de la chaleur en travail mécanique. Il a inspiré le document révolutionnaire de Sadi Carnot sur l'efficacité des moteurs thermiques, qui a conduit au développement du domaine de la physique connu sous le nom de thermodynamique. L'unité de puissance que Watt a développée et adoptée, la puissance, est la puissance dépensée pour soulever 33 000 livres sur un pied en une minute. Le watt est une unité de puissance alternative nommée d'après James Watt. Une puissance équivaut à 745,7 watts.

Mémoriaux

Une statue de James Watt se trouve à l'extérieur de la Bibliothèque centrale de Birmingham.

Watt a été enterré dans l'enceinte de l'église St. Mary's, Handsworth, à Birmingham. L'expansion ultérieure de l'église, sur sa tombe, signifie que sa tombe est maintenant enterrée à l'intérieur l'église. Une statue de Watt, Boulton et Murdoch est à Birmingham. Il est également connu par les Moonstones et une école est nommée en son honneur, tous à Birmingham. Il y a plus de 50 routes ou rues au Royaume-Uni qui portent son nom. Beaucoup de ses articles se trouvent à la Bibliothèque centrale de Birmingham. La maison de Matthew Boulton, Soho House, est maintenant un musée, commémorant le travail des deux hommes.

Le lieu de naissance de James Watt à Greenock est commémoré par une statue près de son lieu de naissance. Plusieurs endroits et noms de rue à Greenock le rappellent, notamment la bibliothèque commémorative Watt, qui a été commencée en 1816 avec le don de Watt de livres scientifiques, et développée dans le cadre de la Watt Institution par son fils. L'institution est finalement devenue le James Watt College. Reprise par l'autorité locale en 1974, la bibliothèque abrite également la collection d'histoire locale et les archives d'Inverclyde, et est dominée par une grande statue assise dans le vestibule. Watt est également commémoré par la statuaire de George Square, Glasgow et Princes Street, Édimbourg.

Le James Watt College s'est agrandi de son emplacement d'origine pour inclure les campus de Kilwinning (North Ayrshire), Finnart Street et The Waterfront à Greenock, ainsi que le campus sportif de Largs. L'Université Heriot-Watt près d'Édimbourg était à un moment donné la "Watt Institution and School of Arts" nommée en sa mémoire, puis a fusionné avec l'hôpital George Heriot pour les orphelins nécessiteux et le nom a été changé pour Heriot-Watt College. Des dizaines de bâtiments universitaires et collégiaux (principalement des sciences et technologies) portent son nom.

L'énorme peinture, James Watt contemplant la machine à vapeur, par James Eckford Lauder, appartient maintenant à la National Gallery of Scotland.

Watt a été classé premier, à égalité avec Edison, parmi 229 figures significatives de l'histoire de la technologie par l'enquête de Charles Murray sur l'historiométrie présentée dans son livre, Réalisations humaines. Watt a été classé 22e dans la liste de Michael H. Hart des personnalités les plus influentes de l'histoire.

L'unité de puissance SI, le «watt», porte son nom.

Une statue colossale de lui par Chantrey a été placée dans l'abbaye de Westminster, et sur ce cénotaphe l'inscription se lit comme suit:

NE PAS PERPÉTUER UN NOM,
QUI DOIT DURER PENDANT QUE LES ARTS PAISIBLES S'épanouissent,
MAIS MONTRER
QUE L'HOMME A APPRIS À HONORER CEUX
QUI MÉRITE LE MIEUX LEUR GRATITUDE,
LE ROI,
SES MINISTRES ET BEAUCOUP DE NOBLES
ET COMMANDANTS DU ROYAUME
ÉLEVÉ CE MONUMENT À
JAMES WATT
QUI DIRIGE LA FORCE D'UN GENIE ORIGINAL
EXERCÉ TÔT DANS LA RECHERCHE PHILOSOPHIQUE
À L'AMÉLIORATION DE
LE MOTEUR À VAPEUR
ÉLARGIR LES RESSOURCES DE SON PAYS
AUGMENTÉ LA PUISSANCE DE L'HOMME
ET ROSE À UN LIEU ÉMINENT
PARMI LES FOLLOWERS LES PLUS ILLUSTRIES DE LA SCIENCE
ET LES VRAIS BÉNÉFICIAIRES DU MONDE
NÉ À GREENOCK MDCCXXXVI
MORT À HEATHFIELD DANS LE STAFFORDSHIRE MDCCCXIX

Remarques

  1. ↑ Bien qu'un certain nombre de sources réputées donnent sa date de décès comme le 19 août 1819, des récits contemporains font état de sa mort le 25 août et de son enterrement le 2 septembre. La date du 19 août provient de la biographie La vie de James Watt (1858) par James Patrick Muirhead. Il tire sa légitimité (supposée) du fait que Muirhead était un neveu de Watt et aurait donc dû être bien informé. Dans les journaux Muirhead, la date du 25 août est mentionnée ailleurs.

Les références

  • Black, Newton Henry et Harvey Nathaniel Davis. Nouvelle physique pratique: principes fondamentaux et applications à la vie quotidienne. New York: The Macmillan Company, 1931. ASIN B000GR813A
  • Carnegie, Andrew. James Watt. Livres oubliés, 2012. ISBN 978-1451017441
  • Dickenson, H. W. James Watt: artisan et ingénieur. Cambridge University Press, 2010. ISBN 978-1108012232
  • Gillispie, C. C. (éd.) Dictionnaire de biographie scientifique. New York: Macmillan Pub Co., 1970. ISBN 978-0684101125
  • Hills, Richard L. James Watt, son séjour en Écosse, 1736-1774 (Vol 1). Landmark Publishing Ltd., 2002. ISBN 978-1843060451
  • Marsden, Ben. Le moteur parfait de Watt. New York: Columbia University Press, 2004. ISBN 978-0231131728
  • Muirhead, James Patrick. Origine et progrès des inventions mécaniques de James Watt. TheClassics.us, 2013. ISBN 978-1230401423
  • Muirhead, J.P.1858. La vie de James Watt. Ulan Press, 2012. ASIN B009O5M9DS
  • Porter, Roy (éd.). Le Dictionnaire biographique des scientifiques, 3e éd. New York: Oxford University Press, 2000. ISBN 978-0195216639
  • Sourires, Samuel. La vie des ingénieurs. CreateSpace, 2011. ISBN 978-1466247505
  • "Quelques lettres inédites de James Watt" dans Journal de l'Institution of Mechanical Engineers. 1915. Londres.

Liens externes

Tous les liens ont été récupérés le 20 mars 2018.

  • Histoire de la BBC: James Watt.

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