James Watt urodził się 19 stycznia 1736 roku w szkockiej wiosce rybackiej Greenock. Jego ojciec, Thomas Watt, był konstruktorem statków, a matka, Agnes Muirhead – kobietą jak na tamte czasy bardzo wykształconą. To ona nauczyła go zresztą czytać i pisać, natomiast ojciec przekazał mu swoją wiedzę w zakresie arytmetyki, którą sam zdobywał od swojego ojca, dziadka Jamesa.
Mały James od samego początku przejawiał zainteresowania naukami ścisłymi – w przeciwieństwie do tych humanistycznych. Anegdota głosi, że przyszły wynalazca był zafascynowany garnkiem z gotującą się wodą i nałożoną pokrywką. Podobno zastanawiał się nad tym, jak to możliwe, że para jest w stanie unieść coś takiego jak pokrywkę. A skoro tak, to może też zdziałać rzeczy większe, bardziej spektakularne.
Mimo, że wyróżniał się dużą inteligencją, niestety dużo chorował, dlatego przez większą część czasów szkolnych pobierał naukę w domu. Z okna domostwa z przyjemnością obserwował zawijające do portu statki. Gdyby tylko wiedział, że już kilkadziesiąt lat później będą one napędzane silnikiem parowym jego własnej konstrukcji…
Niestety okres pełnoletności nie zaczął się dla Jamesa Watta zbyt dobrze. Po ukończeniu 18. roku życia, zmarła jego matka, a dodatkowo rodzina popadła w problemy finansowe.
Zdolny i chętny do nauki Watt postanowił zatem odłożyć plany pójścia na studia, a zamiast tego wyjechał w 1755 roku do Londynu, by tam wyszkolić się na wytwórcę przyrządów precyzyjnych i pomocy naukowych. Opiekun jego praktyk czeladniczych, James Morgan, wyznał potem, że Watt wyróżniał się błyskotliwością i niesłychanie szybko przyswajał wiedzę.
Po roku nauki wyjechał do Glasgow, gdzie czekała na niego posada konserwatora. Młody chłopak miał odpowiadać za działanie przyrządów naukowych wydziału astronomii tamtejszego uniwersytetu. To właśnie tam miała rozwinąć się jego wielka pasja.
James Watt szybko zyskał uznanie środowiska akademickiego, a sam poszukiwał okazji do inspirujących rozmów z autorytetami naukowymi. Na przykład z Josephem Blackiem, twórcą podstaw nauki o procesach cieplnych. W niedługim czasie zaprzyjaźnił się też z legendarnym ekonomistą, Adamem Smithem.
Inteligencja Watta została doceniona. Ponoć studenci matematyki i fizyki przychodzili do niego na korepetycje, a profesorowie chętnie rozmawiali z nimi na temat swoich badań.
Młody Watt nie próżnował i podczas pracy na uniwersytecie uczył się niemieckiego i włoskiego, aspirując do tego, by czytać w oryginale literaturę naukową.
Momentem przełomowym był rok 1759. To właśnie wtedy 23-letni wówczas James Watt na poważnie zainteresował się silnikami parowymi. Punktem zapalnym była rozmowa z jednym z profesorów. Dotyczyła ona możliwości napędzania parą samochodów. Cztery lata później Watt na żywo zetknął się z prawdziwym, działającym silnikiem parowym Newcomena – prezentował go na wykładach jeden z pracowników naukowych.
Co ważne, ówczesne urządzenie, funkcjonujące w obiegu od ponad 50 lat, miało stosunkowo niewielkie możliwości w porównaniu z tym, co znamy dziś. Nikt ze współczesnych nie znalazł jednak sposobu, aby je ulepszyć. James Watt właśnie w tym upatrywał swojej życiowej szansy. Chciał usprawnić dotychczasowy wynalazek i poczynić przełom w naukach inżynieryjnych.
Przede wszystkim, wpadł na pomysł przeniesienia operacji kondensacji pary z roboczego cylindra do oddzielnego skraplacza. Dzięki temu miało być możliwe utrzymywanie stałej wysokiej temperatury cylindra roboczego, co mogło skutkować polepszeniem sprawności cieplnej maszyny i mniejszym zużyciem paliwa. Ale wówczas była to tylko koncepcja, która nie przekładała się na wykonanie.
W 1759 roku, a więc w czasie, gdy rodziła się jego fascynacja parą wodną i jej możliwościami, James Watt prowadził – jednocześnie pracując na uczelni – własny warsztat konstrukcyjno-konserwatorski, który zresztą całkiem nieźle prosperował. Dla wynalazcy miejsce to było nie tylko przestrzenią do prowadzenia biznesu, ale również do eksperymentowania.
Chciałoby się rzec: para w ruch! Watt eksperymentował z wodą, parą i metalowymi pojemnikami, ale badania początkowo nie przynosiły rezultatów. Dopiero po dwóch latach udało się zrozumieć, na czym polega wada konstrukcyjna „pierwotnego” silnika. Z tą wiedzą Watt rozpoczął tworzenie nowego, przełomowego odpowiednika.
Na czym polegał fenomen wynalazku Watta? Otóż chodziło o to, by ciśnienie powietrza wpychało tłok do cylindra, gdy tylko tworzy się próżnia wytwarzana przez kondensację pary. Te czynności miały być wspomagane przez pompę próżniową.
Nowatorska koncepcja zaowocowała tym, że w 1765 roku, a więc w wieku 29 lat, James Watt stworzył własny, ulepszony silnik parowy z dwoma kondensatorami, wykonujący 20 suwów tłoka na minutę, który już wkrótce miał stać się symbolem rewolucji przemysłowej.
James Watt opatentował swój wynalazek cztery lata później, a w 1775 roku rozpoczął współpracę z Matthew Boultonem. Ta synergia otworzyła drogę do tego, by produkować silniki na szeroką skalę.
Wiadomość o nowym, wydajnym silniku parowym rozniosła się zresztą bardzo szybko, co – rzecz jasna – przełożyło się na sprzedaż, i to także poza Wielką Brytanią. Droga do sukcesu malowała się więc dla Watta bardzo optymistycznie, a idea wreszcie przekuła się w rzeczywistość.
Te kilka lat, począwszy od pierwotnej idei ulepszonego silnika, przez patenty i próby szukania finansowania projektu, były jednak dla Watta bardzo obciążające psychicznie. Konstruktor, choć bardzo zdolny i ambitny, często się zniechęcał i przeżywał chwile zwątpienia. Nie przeszkodziło mu to jednak w ciągłym udoskonalaniu pierwotnego projektu – autor terminu „koń mechaniczny” był przecież perfekcjonistą.
Lata 1764 – 1777 wiązały się też dla niego z różnego rodzaju zawirowaniami w życiu prywatnym. Jego pierwsze małżeństwo trwało 8 lat. Z żoną, Margaret Miller, miał piątkę dzieci, jednak tylko jedno z nich przeżyło więcej niż 30 lat, a sama Margaret zmarła przy ostatnim porodzie. W 1777 roku Watt ożenił się ponownie, tym razem z Ann Macgregor, z którą miał dwójkę dzieci, choć one również zmarły bardzo młodo.
James Watt nie spoczął na laurach i od momentu opatentowania swojego wynalazku stale go ulepszał. Ten niedosyt stał się jego obsesją, która trwała praktycznie aż do schyłku życia Szkota.
Pierwsze ulepszenie polegało na wykorzystaniu w urządzeniu maszynie pary o ciśnieniu nieco wyższym od atmosferycznego. Stało się to możliwe dzięki wytłaczarce (wynalazek Wilkinsona z 1774 roku), która zapewniała właściwą szczelność i wytrzymałość cylindrów.
Kolejną modyfikacją było przystosowanie silnika do napędu maszyn obrotowych. Zastosowano w tym przypadku przekładnię planetarną (patent uzyskany przez Watta w 1781 roku).
Rok 1782 przyniósł kolejny przełom technologiczny, bo para zaczęła być doprowadzana do cylindra z obu stron tłoka. W efekcie wyeliminowano ruch jałowy, a silnik zyskał na wydajności. Sześć lat później wprowadzono jeszcze odśrodkowy regulator prędkości obrotowej, który gwarantował równomierność ruchu – była to funkcjonalność niezbędna w większości maszyn produkcyjnych.
Wszystkie te kroki doprowadziły do tego, że po wielu latach od pierwszego patentu silnik Watta uznawany był za maszynę bardzo uniwersalną i sprawdzającą się w różnych gałęziach przemysłu.
W roku 1800, w momencie wygaśnięcia praw patentowych, James Watt zdecydował się odejść na emeryturę. Wyjechał do Francji, a potem przeniósł się do Niemiec, gdzie mógł sobie pozwolić na naprawdę dostatnie życie.
Chociaż Watt u schyłku życia wycofał się z interesów, to pasja do tworzenia nowych rzeczy i jasność umysłu wygrywały z wiekiem. Wynalazca nie zaprzestał eksperymentów i do 1819 roku, czyli do momentu swojej śmierci, opatentował jeszcze maszynę kopiującą i kilka nowych rodzajów silników.
Dziedzictwo Watta jest nieocenione. To na jego cześć nazwano jednostkę mocy. Przede wszystkim chodzi jednak o rozwój społeczno-gospodarczy, który nastąpił w reakcji na przemiany technologiczne, których Watt był uczestnikiem i aktywatorem.
Jak wyglądałby XVII-wieczny świat bez Watta? I czy bez niego wszystko, co dziś znamy, potoczyłoby się takim samym torem? A może lukę wypełniłby inny, równie zdolny konstruktor? Z tymi pytaniami pozostawiamy Czytelników.
Wykorzystany w artykule portret Jamesa Watta – autor Henry Howard (około 1797r.) – przeniesiony z https://commons.wikimedia.org/wiki/File:James_Watt_by_Henry_Howard.jpg (Domena publiczna)
