Биография
Шотландский инженер Джеймс Уатт в 1776 году усовершенствовал паровой двигатель Томаса Ньюкомена. Это новаторство возымело фундаментальное значение в промышленной революции сначала в Великобритании, а затем во всем мире. Методом проб и ошибок Уатт создал универсальную паровую машину, которая вырабатывала на 100 % полезную энергию. Имя изобретателя-механика увековечено в названии единицы СИ — ватт.
Детство и юность
Ученый родился 19 января 1736 года в портовом городе Гринок на западе Шотландии. Он старший из пяти выживших детей Агнес (в девичестве Мюрхед), женщины из знатного рода с хорошим образованием, и судостроителя Джеймса Уатта.
Родители Джеймса исповедали пресвитерианство и поддерживали идеи «Национального конвента» 1638 года — манифеста Шотландии в защиту этой церкви. Сам инженер, несмотря на религиозное воспитание, вырос деистом.
В детстве Уатт редко посещал школу из-за слабого здоровья. До 1744 года его главным наставником была мать. Затем шотландский инженер поступил в Greenock Grammar School. Его любимым предметом стала математика, а вот латынь и греческий язык давались с трудом. Из-за неспособности совладать с гуманитарными науками одноклассники считали Джеймса Уатта глупым.
1755 год — самый трудный в юношеской жизни ученого. Мать умерла, а здоровье отца стремительно ухудшалось. Волею случая семья осталась без корабельного промысла — основного источника заработка. Роль главного кормильца легла на плечи Джеймса.
За вдохновением и профессией он отправился в Лондон, сердце Великобритании. Программу по слесарному ремеслу, рассчитанную на 7 лет, ему удалось изучить за год. Затем ученый переехал в Глазго, крупнейший город Шотландии, намереваясь посвятить себя изобретению математических приборов. Идея прогорела из-за недостатка связей.
От творческого застоя Джеймса Уатта спасла коллекция астрономических инструментов, завещанных Университету Глазго математиком Александром Макфарлейном. За символическую плату изобретатель-механик привел приборы в рабочее состояние, чем привлек внимание основоположника теоретической экономики Адама Смита и химика Джозефа Блэка. Втроем в 1757 году они открыли мастерскую по ремонту точных инструментов.
Личная жизнь
В 1764 году женой Джеймса Уатта стала его кузина Маргарет Миллер. Из пяти детей, рожденных в браке, до совершеннолетия дожили только двое — нареченные в честь родителей Джеймс-младший и Маргарет Уатт. Сын появился на свет в 1769 году и прожил 79 лет, дочь родилась в 1767-м и прожила 29 лет.
Шотландский инженер потерял жену в 1772 году во время родов. А в 1777-м он вновь сыграл свадьбу. Новой избранницей стала Энн Макгрегор, дочь красильщика из Глазго. В год бракосочетания она родила супругу сына Грегори, а в 1779-м — дочь Джанет.
Личная жизнь Джеймса Уатта и Энн Макгрегор продлилась 42 года, вплоть до смерти ученого в 1819-м. Жена пережила его на 13 лет, скончавшись в 1832-м.
Изобретательство
Согласно мифу, на изобретение парового двигателя Джеймса Уатта вдохновило кипение чайника. Ученый увидел, как извергающийся пар заставляет крышку подскакивать, и впервые задумался о мощности этого вещества.
Эта история — вымысел, который легко запомнить детям и взрослым. Как миф про Исаака Ньютона, который открыл гравитацию после того, как на него упало яблоко. На самом деле Джеймс Уатт не изобретал паровой двигатель, но значительно улучшил существующий Newcomen. Его создал Томас Ньюкомен в 1712 году.
К моменту, когда Джеймс Уатт заинтересовался термодинамикой, Newcomen более 50 лет исправно откачивал воду из шахт. Вдохновившись принципом действия этой конструкции, шотландский инженер стал экспериментировать с паром.
Джеймс Уатт пришел к выводу, что 3/4 энергии расходуется Newcomen на нагрев цилиндра двигателя после охлаждения ледяной водой на каждом цикле. Многократно нагревая и охлаждая цилиндр, двигатель терял значительную часть тепловой энергии, вместо того чтобы преобразовывать ее в механическую.
В 1765 году Джеймс Уатт понял, что пар должен конденсироваться в отдельной камере, и тогда температура цилиндра будет держаться на одном уровне. В этом случае увеличится коэффициент полезного действия. Месяц ушел у изобретателя-механика на проектирование модели, а создание самого двигателя требовало денег.
Неоценимую финансовую помощь Джеймсу Уатту оказал меценат Мэттью Болтон. В 1775 году они запатентовали то, что в будущем будет известно как универсальная паровая машина. А спустя 12 месяцев главное изобретение уроженца Шотландии исправно работало на крупнейших коммерческих предприятиях, например, пивоваренных заводах. На одном из них родилось понятие «лошадиная сила».
До паровых машин воду для пивоваренных и других схожих заводов накачивали лошади. Чтобы определить, насколько мощный двигатель способен заменить животных, владелец одного из предприятий в течение восьми часов на полных оборотах гонял свою самую мощную кобылу. Джеймс Уатт выяснил, что в час она перегнала 75 кг воды. Это и есть размер общепринятой сегодня единицы изменения мощности — лошадиная сила равняется 75 килограмм-силам на метр в секунду.
Первые паровые машины Джеймса Уатта поражали размерами: полтора метра в диаметре, более семи метров в высоту, они занимали отдельные здания. В последующие 6 лет ученый совершенствовал не только «начинку» своего открытия, но и внешний вид.
На закате XVIII века значение двигателя, разработанного Джеймсом Уаттом, оказалось великим. По его принципам работал и копировальный пресс — еще одно достижение шотландского инженера, запатентованное в 1780 году. Конструкция считалась актуальной даже в XX веке.
Джеймс Уатт вышел на пенсию в 1800 году, когда истек срок патента на самую первую паровую машину и договор с Мэттью Болтоном. Но он продолжил изобретать. Среди прочего удалось создать эйдографы — приборы для «клонирования» скульптур, медальонов, сосудов и прочих предметов искусства.
Смерть
Биография Джеймса Уатта завершилась 25 августа 1819-го. Причина смерти естественна — ученый проживал свой 83-й год.
Тело Джеймса Уатта захоронили на кладбище у церкви Святой Марии в Хэндсворте, что в графстве Стаффордшир на западе Англии. Со временем церковь расширилась, и теперь могила шотландского инженера находится под сводами.
Личность Джеймса Уатта увековечили памятником в Вестминстерском аббатстве. Позже это детище даровитого скульптора Френсиса Легата Чантри перенесли в собор Святого Павла. Ученый изображен сидящим, на коленях у него бумага, а в руках перо.
Согласно актуальным фотографиям, справа от кенотафа Джеймса Уатта установлена табличка, на которой сохранилась надпись современников:
«Не увековечить имя, которое должно жить, пока процветают мирные искусства, но показать, что человечество научилось чтить тех, кто больше всего заслуживает благодарности… Джеймс Уатт увеличил ресурсы своей страны, развил силы человека и поднялся на видное место среди самых выдающихся последователей науки».
Прежде эта табличка красовалась на постаменте.
Интересные факты
- После создания паровой машины Джеймс Уатт стал для стран мира, включившихся в промышленную революцию, самой желанной персоной. Его приглашали работать в крупнейшие НИИ, завлекая деньгами и престижем. Так, Российская академия наук сулила ученому £ 1 тыс. за занятие, «сообразное со вкусом и с познаниями». Правда, чтобы заработать эту сумму, нужно было переехать в Россию. Джеймс Уатт от предложения отказался.
- Паровая машина создала такой фурор, что промышленный рынок наводнился подделками. Собранные неопытными алчущими механиками, они в большинстве своем представляли опасность для пользователей. От этого страдал имидж Джеймса Уатта. Вместе с Мэттью Болтоном он выиграл сотни судебных разбирательств.
- Чайник все же помог Джеймсу Уатту совершить вклад в науку. Стремясь постичь термодинамику, ученый провел тысячи лабораторных экспериментов, используя этот предмет кухонной утвари в качестве котла для выработки пара.
- Память Джеймса Уатта увековечена в десятках документальных фильмов, в памятниках (львиная доля из них — в родной Шотландии), в названии улиц и вузов.
