JAMES WATT: TIỂU SỬ, PHÁT MINH VÀ ĐÓNG GÓP - LỊCH SỬ - 2026

James Watt (1736-1819) là một kỹ sư và nhà phát minh nổi tiếng người Scotland, người có những cải tiến đối với động cơ hơi nước là cơ sở cho sự phát triển của nó và do đó, đã tạo ra cuộc Cách mạng Công nghiệp lần thứ nhất, ngụ ý những thay đổi lớn trong xã hội thời đó.

Khi nói về nhà phát minh này, người ta thường kể câu chuyện về một Watt bị mê hoặc khi nhìn thấy một cái vạc đang sôi; cụ thể là quan sát lực mà hơi nước tác động lên nắp. Các phiên bản khác nhau: ở một số Watt còn trẻ và ở những người khác, anh ta già hơn. Đối tượng được quan sát cũng thay đổi chủ sở hữu, được cho là mẹ và lần khác là dì của nó.

Bức tranh của James Watt

Điều chắc chắn là câu chuyện đơn giản này tượng trưng cho sự mê hoặc đã đưa James Watt trở thành một trong những người đàn ông có ảnh hưởng nhất trong thời đại của ông.

Để vinh danh ông, có một số nơi được đặt theo tên của ông. Trong số này có Thư viện Watt, nằm ở Greenock; Đại học James Watt, cũng nằm ở quê hương của ông; Đại học Heriot-Watt, có trụ sở tại Edinburgh; và một số trường cao đẳng khoa học trên khắp Vương quốc Anh.

Tiểu sử

James Watt sinh ngày 19 tháng 1 năm 1736 tại thị trấn Greenock của Scotland, Scotland. Là con trai của một thương gia và thợ đóng tàu thành đạt, Watts là một đứa trẻ có sức khỏe rất yếu.

Từ thời tiểu học, anh chỉ học hình học, tiếng Latinh và tiếng Hy Lạp, vì anh đã được cha mẹ dạy ở nhà. Chính nơi đó mẹ anh đã dạy anh viết và đọc, cũng như nơi anh học số học.

Watt dành phần lớn thời gian trong xưởng của cha mình. Ở đó, ông có các công cụ và một lò rèn, nhờ đó ông học hỏi để cải thiện và củng cố các con tàu của cha mình. Chính ông là người đã dạy James làm các nhạc cụ và đồ tạo tác từ gỗ và kim loại.

Cậu bé Watt sớm học được nghề làm mộc bằng một trò chơi mà cha anh đưa cho: với trò chơi này, anh sẽ hoàn tác, sửa đổi đồ chơi của mình và biến chúng thành những thứ mới.

Mẹ của James mất khi anh mới mười bảy tuổi; ít lâu sau, công việc kinh doanh của cha anh nhanh chóng sa sút. Những sự kiện này đã thúc đẩy James tìm kiếm cơ hội tốt hơn ở những nơi mới.

Năm 1755, Watt định cư ở London, thủ đô nước Anh, để học việc trong một xưởng công cụ toán học. Vào thời điểm đó, anh học cách chế tạo các nhạc cụ liên quan đến điều hướng. Chàng trai trẻ Watt quyết định trở lại Scotland một năm sau đó, vì anh thấy một môi trường không thoải mái và khó chịu ở London.

Trở lại Glasgow

James Watt muốn tự lập ở Glasgow, thủ đô Scotland, với tư cách là một nhà sản xuất nhạc cụ. Tuy nhiên, Hiệp hội Thợ rèn Glasgow đã hạn chế anh ta giao dịch các dụng cụ của mình. Những người thợ rèn lập luận rằng anh ta phải học việc tối thiểu bảy năm trước khi kinh doanh các công cụ của mình.

Sự cố này đã đưa Watt đến Đại học Glasgow năm 1756. Nhiệm vụ đầu tiên của ông là sửa chữa một lô hàng dụng cụ thiên văn của Alexander Macfarlane, một thương gia người Scotland có trụ sở tại Jamaica. Một phần của những hiện vật này sau đó đã được lắp đặt trong đài quan sát của ngôi nhà nghiên cứu nói trên.

Chính tại Đại học Glasgow, Watt đã gặp một số lượng lớn các nhà khoa học. Trong số đó có Joseph Black, cha đẻ của hóa học hiện đại và nghiên cứu nhiệt, người mà ông đã thiết lập mối quan hệ cơ bản cho sự phát triển của động cơ hơi nước.

Năm 1759, Watt gặp James Craig, một kiến ​​trúc sư và một doanh nhân. Hai người đã hình thành mối quan hệ kinh doanh: trong sáu năm, Watt đã sản xuất góc phần tư, kính hiển vi và các dụng cụ quang học khác trong một xưởng nhỏ ở Trongate.

Năm 1763, ông trở thành cổ đông của Công ty gốm sứ Delftfield. Watt cũng làm kỹ sư xây dựng, thực hiện nhiều cuộc kiểm tra khác nhau và xây dựng các kênh đào Forth, Clyde và Caledonian.

Watt kết hôn với người em họ Margaret Miller vào năm 1764, họ có 5 người con. Trong số này, chỉ có hai người sống đến tuổi trưởng thành: James Jr. và Margaret. Tám năm sau, Watt góa vợ.

Boulton & Watt: bắt đầu một cuộc cách mạng

Watt đã dành vài năm tiếp theo của cuộc đời mình để cải tiến thiết kế động cơ hơi nước trước khi chuyển đến Birmingham vào năm 1774.

Tại đây, anh hợp tác với Matthew Boulton, ông trùm tư bản công nghiệp và là chủ sở hữu của nhà máy luyện Soho. Là một người đa nghi, Watt không giỏi kinh doanh. Tuy nhiên, tình bạn của anh với Boulton đã cho phép anh làm cho cỗ máy của mình được biết đến và làm giàu cho bản thân.

Một năm sau, xưởng đúc nhận được hai đơn đặt hàng chế tạo động cơ hơi nước của Watt. Năm 1776, máy móc được lắp đặt; thành công của nó lan rộng và xưởng đúc tiếp tục nhận được các đơn đặt hàng sản xuất. Năm 1777, Watt kết hôn với Ann MacGregor, con gái của một nhà sản xuất mực in; từ cuộc hôn nhân thứ hai này sinh ra Gregory, Janet và Ann.

Việc hợp tác với Boulton đã khiến Watt nâng cấp động cơ hơi nước của mình để làm cho nó hiệu quả hơn Newcomen gấp 5 lần. Ngay sau đó phát minh của ông đã được sử dụng trong các hầm mỏ, nhà máy, nhà máy, xưởng đúc và hàng dệt. Kể từ lúc này, cuộc Cách mạng Công nghiệp bắt đầu hình thành và lan rộng trên toàn thế giới.

Những năm trước

Những cải tiến đối với động cơ hơi nước đã khiến James Watt trở thành một người giàu có: ông có thể nghỉ hưu vào năm 1800, mua những ngôi nhà nông thôn ở Scotland, cùng vợ đi du lịch đến Pháp và Đức, và tham gia vào các xã hội dành riêng cho khoa học và nghệ thuật.

Những đóng góp của Watt đã được công nhận rộng rãi trong suốt cuộc đời của ông: ông là thành viên của Hiệp hội Hoàng gia London và của Edinburgh. Đại học Glasgow trao cho ông bằng Tiến sĩ Luật vào năm 1806, Viện Hàn lâm Khoa học Pháp phong ông trở thành đối tác vào năm 1814, và ông cũng được đề nghị tước hiệu Nam tước, nhưng Watt từ chối.

Phát minh chiếm một vị trí trung tâm trong cuộc đời của James Watt. Sau khi nghỉ hưu, ông đã phát minh ra các nhạc cụ mới trong một xưởng nhỏ cho đến khi ông qua đời vào ngày 19 tháng 8 năm 1819. Những đóng góp của ông đã giúp Vương quốc Anh trở thành xã hội công nghiệp hóa đầu tiên trên thế giới.

Phát minh

Một động cơ hơi nước loại Watt, do công ty David Napier & Son Limited (London) chế tạo vào năm 1859. Đây là một trong những động cơ hơi nước đầu tiên được lắp đặt ở Tây Ban Nha. Nicolás Pérez, qua Wikimedia Commons

Kể từ khi có mối quan hệ với James Craig, Watt bắt đầu quan tâm đến việc thiết kế động cơ hơi nước và mãi đến năm 1763, ông mới có cơ hội nghiên cứu chúng: giáo sư triết học tự nhiên John Anderson đã ủy nhiệm cho Watt sửa chữa một động cơ hơi nước do Thomas Newcomen năm 1711.

Watt có thể sửa chữa máy, nhưng nó luôn bị hỏng sau thời gian dài sử dụng. Watt đã phải mất vài lần kiểm tra để phát hiện ra rằng lỗ hổng cơ bản trong cỗ máy Newcomen nằm ở thiết kế của nó chứ không phải ở các thành phần của nó.

Máy hỏng

Máy Newcomen bị lỗi sau: hơi bị ngưng tụ trong xilanh cũng phải nở ra để chuyển động pít-tông. Watt ước tính mức lãng phí năng lượng là 80% mỗi chu kỳ, vì phải đợi hơi nước nóng lại để đẩy piston.

Hai năm sau, Glasgow đã đưa ra giải pháp cho vấn đề khi đi bộ qua Công viên Xanh Glasgow: một xi lanh riêng để làm bình ngưng. Điều này sẽ tiết kiệm nhiên liệu hơn và nâng cao hiệu quả của động cơ hơi nước.

Giải pháp của Watt cho phép piston duy trì nhiệt, trong khi hơi nước ngưng tụ trong một xi lanh khác; Bình ngưng này tránh được lượng lớn nhiệt bị thất thoát bằng cách làm nóng và làm mát piston nhiều lần. Watt đã có thể sản xuất mô hình đầy đủ chức năng đầu tiên vào năm 1765.

Trong thời kỳ này, một trong những nhà tài trợ lớn nhất của ông là Joseph Black. Anh cũng giới thiệu cô với John Roebuck, quản lý của Carron Foundry nổi tiếng. Roebuck và Watt đã làm việc cùng nhau trong bốn năm, cho đến khi các vấn đề tài chính buộc Roebuck phải đóng cửa xưởng đúc vào năm 1773.

Ngay sau đó, Watt gặp Matthew Boulton và mối quan hệ kinh doanh của họ cho phép anh ấy hoàn toàn cống hiến cho phát minh của mình. Tại nhà máy Boulton, ông đã có thể tạo ra nhiều phiên bản khác nhau của động cơ hơi nước của mình.

Thời gian nâng cấp

Máy móc của Watt được sử dụng rộng rãi và danh tiếng của ông lan rộng khắp nước Anh. Tuy nhiên, những tiến bộ lớn nhất trong động cơ hơi nước đã được thực hiện từ năm 1781 đến 1788. Những sửa đổi mà Watt thực hiện cho phép động cơ sử dụng hơi nước hiệu quả hơn.

Trong số những cải tiến được thực hiện là việc sử dụng một piston tác động kép, thay thế kết nối giữa xích và xi lanh bằng ba thanh cứng, và việc tạo ra một thiết bị cơ khí khác có thể thay đổi chuyển động tịnh tiến (lên và xuống) của xi lanh. sang một chuyển động tròn, có khả năng điều chỉnh tốc độ.

Chiếc máy mới này đã thay thế việc sử dụng động vật để tạo lực, vì vậy Watt quyết định rằng chiếc máy của anh ta nên được đo theo số lượng ngựa mà nó đã thay thế.

Nhà khoa học người Scotland kết luận rằng giá trị "một mã lực" tương đương với năng lượng cần thiết để nâng một vật nặng 75 kg theo phương thẳng đứng với tốc độ 1 m / s. Biện pháp này vẫn được sử dụng cho đến ngày nay.

Thí nghiệm hóa học

Ngay từ khi còn nhỏ, Watt đã bị mê hoặc bởi môn hóa học. Vào cuối năm 1786, nhà phát minh người Scotland đang ở Paris khi chứng kiến ​​một thí nghiệm của nhà hóa học và bá tước người Pháp Berthollet. Thí nghiệm cho thấy sự tạo ra clo thông qua phản ứng của axit clohiđric với mangan đioxit.

Berthollet phát hiện ra rằng dung dịch nước chứa clo có khả năng tẩy trắng hàng dệt. Ông đã sớm công bố khám phá của mình, thu hút sự chú ý của các đối thủ tiềm năng.

Trở về Anh, Watt bắt đầu thử nghiệm những phát hiện của Berthollet, với hy vọng tìm ra một quy trình có thể chứng minh lợi nhuận về mặt tài chính.

Watt phát hiện ra rằng hỗn hợp muối, mangan đioxit và axit sunfuric có khả năng tạo ra clo. Sau đó cho clo vào dung dịch kiềm thì thu được dung dịch vẩn đục có khả năng tẩy trắng vải.

Anh nhanh chóng thông báo những phát hiện của mình với vợ mình là Ann và James MacGregor, bố vợ anh, một người làm nghề sản xuất thuốc nhuộm. Là người rất kín tiếng với công việc của mình, Watt không tiết lộ khám phá của mình cho bất kỳ ai khác.

Cùng với MacGregor và vợ, Watt bắt đầu phóng đại quá trình này. Đến năm 1788 Watt và cha vợ của ông đã có thể tẩy trắng 1.500 thước vải.

Khám phá Berthollet

Song song đó, Berthollet đã khám phá ra quá trình tương tự đối với muối và axit sulfuric. Không giống như Watt, Bá tước Berthollet quyết định công khai bằng cách tiết lộ khám phá của mình.

Ngay sau đó, nhiều nhà khoa học đã bắt đầu thử nghiệm quá trình này. Là một cuộc thi có nhịp độ nhanh như vậy, James Watt quyết định từ bỏ nỗ lực của mình trong lĩnh vực hóa học. Hơn mười năm sau, vào năm 1799, Charles Tennant được cấp bằng sáng chế cho một quy trình mới để sản xuất bột tẩy trắng đã thành công về mặt thương mại.

Các phát minh khác

Watt tiếp tục đưa ra những hiện vật mới sau khi nghỉ kinh doanh. Một trong số đó là một máy in đặc biệt để sao chép các chữ cái. Điều này đã giúp anh ta phải viết một lá thư nhiều lần, điều thường thấy ở một doanh nhân.

Máy in của Watt hoạt động bằng cách viết chữ cái gốc bằng một loại mực cụ thể; sau đó các bản sao được tạo ra bằng cách đặt một tờ giấy lên trên bức thư đã viết và ép cả hai vào nhau. Ông cũng chế tạo máy để tái tạo các bức tượng bán thân và điêu khắc.

Đóng góp

Những đóng góp của Watt trong lĩnh vực khoa học đã làm thay đổi toàn cảnh thế giới khi cuộc Cách mạng Công nghiệp lần thứ nhất bắt đầu. Nhờ có động cơ hơi nước đã diễn ra những chuyển biến lớn về kinh tế và xã hội; Năng suất của các nhà máy tăng lên đáng kể nhờ động cơ hơi nước mà Watt thiết kế.

Do những đóng góp của ông cho khoa học, hệ thống đơn vị quốc tế đã được rửa tội với tên watt - hoặc watt - thành đơn vị công suất tương đương với một jun công mỗi giây.

Tác động mà cỗ máy của Watt gây ra cho thế giới khiến các nhà khoa học xem xét một kỷ nguyên địa chất mới: kỷ nguyên Anthropocene. Năm 1784, trong đó Watt kết hợp những cải tiến quan trọng nhất cho cỗ máy của mình, đóng vai trò là điểm khởi đầu cho kỷ nguyên này được xác định bởi sự thay đổi của con người trên bề mặt trái đất, bầu khí quyển và đại dương.

Người giới thiệu

1. Boldrin, M. và Levine, M. "James Watt: Monopolist" (tháng 1 năm 2009) tại Viện Mises. Được lấy vào ngày 13 tháng 9 năm 2018 từ Viện Mises: mises.org
2. "James Watt" (2010) trong Scottland chưa được khám phá. Được lấy vào ngày 13 tháng 9 năm 2018 từ Scotland chưa được khám phá: undiscoveredscotland.co.uk
3. "James Watt" (2009) trên BBC. Được lấy vào ngày 13 tháng 9 năm 2018 từ Lịch sử của BBC: bbc.co.uk
4. Pettinger, Tejvan. "Tiểu sử của James Watt" (2010) trong Biography Online. Được lấy vào ngày 13 tháng 9 năm 2018 từ Biography Online: biographyonline.net
5. Kingsford, P. "James Watt" (2018) ở Britannica. Được lấy vào ngày 13 tháng 9 năm 2018 từ Encyclopedia Britannica: britannica.com
6. Rắc rối, Anna. "James Watt: Bậc thầy của động cơ hơi nước" (2001) trên tờ Blackyirch Press. Được lấy vào ngày 13 tháng 9 năm 2018 từ Encyclopedia of World Biography: Notesbiographies.com
7. "James Watt" (2013) trong Câu chuyện của Đại học Glasgow. Được lấy vào ngày 13 tháng 9 năm 2018 từ University of Glasgow: universitystory.gla.ac.uk