James Watt, père de la machine à vapeur moderne
Guide rapide des inventions et découvertes de James Watt
- a radicalement amélioré la machine à vapeur, déclenchant la révolution industrielle.
- a continué à produire un flux de nouvelles idées et d’inventions, qui a finalement abouti à un moteur nécessitant 80 % moins de carburant que les moteurs précédents.
- a inventé des machines à vapeur à haute pression capables d’un rendement encore plus élevé, mais la technologie de l’époque n’était pas capable de les faire fonctionner en toute sécurité.
- introduit le mot puissance pour décrire la puissance d’un moteur. Nous utilisons maintenant généralement les watts pour mesurer la puissance, bien que la puissance du moteur soit encore souvent évaluée en chevaux-vapeur.
- a été la première personne à proposer que l’eau soit composée d’hydrogène combiné à de l’oxygène. • découvert indépendamment le concept scientifique de la chaleur latente. • a inventé le premier photocopieur au monde, dont la fonction est similaire à celle d’un photocopieur, pour faire des copies de correspondance, de pages de livres et d’images.
Premières années
James Watt est né en 1736 à Greenock, en Écosse, au Royaume-Uni. Il venait d’une famille prospère. Son grand-père, Thomas, enseignait les mathématiques ; son père, James, était un charpentier qui construisait des navires. Sa mère, Agnes Muirhead, était bien éduquée. Elle lui a appris à lire, tandis que son père lui a appris l’arithmétique et l’écriture. James excellait en mathématiques, en sciences et en ingénierie au lycée, mais ses compétences linguistiques étaient moins impressionnantes. Sa santé était souvent mauvaise et une grande partie de son apprentissage se déroulait à la maison, où il se détendait en regardant les bateaux de pêche revenir au port et les grands voiliers arrivant avec du tabac des Amériques. Un jour, grâce à son esprit inventif, des navires comme ceux-ci seraient propulsés par des moteurs plutôt que par des voiles. À dix-huit ans, à la suite du décès de sa mère et d’un naufrage qui a imposé un lourd fardeau financier à sa famille, James a renoncé à ses projets d’aller à l’université. Au lieu de cela, il s’est formé à Londres en tant que fabricant d’instruments scientifiques, spécialisé dans les instruments mathématiques et nautiques. En l’espace de deux mois, ses compétences étaient supérieures à celles d’autres personnes en formation depuis deux ans. Ses compétences manuelles exceptionnelles avaient déjà été commentées par les ouvriers du chantier naval de son père à Greenock. Après un an à Londres, il a trouvé du travail à l’Université de Glasgow en réparant des instruments pour le département d’astronomie.
Le travail instrumental de Watt était si bon que les professeurs de l’université voulaient qu’il y travaille en permanence, alors ils l’ont invité à créer un atelier à l’université. Ils se sont vite rendu compte que le jeune homme de l’atelier était remarquablement intelligent. Ils ont commencé à l’appeler pour discuter de leur travail. Les étudiants en mathématiques et en physique ont découvert que Watt en avait appris plus sur leurs matières qu’eux-mêmes. Il a également surmonté ses faibles compétences linguistiques antérieures en apprenant lui-même l’allemand et l’italien afin de lire davantage de littérature scientifique.
Watt s’est lié d’amitié avec Adam Smith, qui a fondé la discipline universitaire de l’économie et a écrit The Wealth of Nations. Il se lie également d’amitié avec le chimiste Joseph Black, qui découvre le magnésium et, indépendamment de Watt, invente le concept de chaleur latente. En 1759, quatre ans après son arrivée à Glasgow, James Watt, 23 ans, s’intéresse aux machines à vapeur. Cela s’est produit lorsqu’un autre de ses nouveaux amis à l’université, le professeur John Robinson, a discuté avec lui de la possibilité d’une voiture à vapeur. Bien que leurs idées pour une voiture aient été irréalisables, une graine a été semée dans l’esprit fertile de Watt. Le professeur Robinson ne resta pas immobile non plus. Il fut le premier à publier une loi du carré inverse des forces électriques et il inventa la sirène.
En 1763, âgé de 27 ans, Watt entre en contact avec une machine à vapeur en état de marche, la machine Newcomen. Le professeur John Anderson, qui a fait la démonstration du moteur dans ses cours de physique, avait besoin de le faire réparer. Watt a fait la réparation, mais a été étonné du peu de travail dont le moteur était capable. À cette époque, les moteurs Newcomen étaient utilisés en Grande-Bretagne depuis 50 ans et personne n’avait trouvé le moyen de les améliorer. Ils ont travaillé sur le principe qu’un piston dans un cylindre était entraîné dans une direction par un jet de vapeur qui chauffait l’air dans le cylindre, le dilatant ; de l’eau froide serait injectée à la place de la vapeur pour refroidir l’air dans le cylindre, créant un vide partiel qui repoussait le piston dans l’autre sens, prêt pour que le cycle recommence avec l’injection de vapeur chaude.
Watt a décidé qu’il pouvait fabriquer un meilleur moteur. Il ne pensait à rien d’autre et expérimentait dans son atelier avec de l’eau et de la vapeur dans des récipients en métal.
Après deux ans d’expérimentation et de réflexion, Watt a eu son moment Eureka. Avec sa compréhension scientifique du comportement de l’eau et du principe de la chaleur latente, il s’est rendu compte que le problème avec la machine à vapeur Newcomen était le suivant : la chaleur était utilisée par la machine pour générer de la vapeur, mais lorsque la vapeur avait fait son travail, le cylindre a été refroidi avec de l’eau. Chauffer et refroidir le même cylindre pour chaque course de piston étaient très coûteux en termes d’énergie nécessaire pour le faire.
Watt a repensé le moteur. Son idée était que la pression de l’air pousserait le piston dans un vide partiel généré lorsque la vapeur se condense en eau liquide. La vapeur s’est transformée en eau dans le condenseur de Watt, qui était entouré d’eau froide. Le processus était aidé par une pompe à vide reliée au condenseur qui prélevait l’eau chaude produite par la vapeur de condensation et la renvoyait, encore chaude, à la chaudière prête à être retransformée en vapeur. 
Tout en gardant le condenseur froid, Watt a également réalisé l’importance de garder le piston/cylindre de travail chaud : il les a entourés d’une chemise de vapeur chaude. À la fin de 1765, un Watt de 29 ans avait construit sa première machine à vapeur à petite échelle, dotée d’une chambre de condensation séparée et d’une chemise à vapeur. Le début de la révolution industrielle se rapprochait, mais n’avait pas encore commencé. En 1769, âgé de 33 ans, Watt fait breveter son nouveau moteur.
Watt possédait l’un des brevets les plus importants de l’histoire de l’humanité. Il l’a vendu à John Roebuck, dont l’usine a fait faillite. Matthew Boulton de Birmingham a acheté les droits de brevet de la machine à vapeur de Watt. En 1775, Watt a célébré son 39e anniversaire et a commencé un partenariat très réussi de 25 ans avec Boulton. Le partenariat était une combinaison parfaite de l’ingéniosité scientifique et technique de Watt et des compétences industrielles et commerciales de Boulton. Onze ans après que Watt ait construit sa première machine à vapeur à petite échelle, ses moteurs ont commencé à être installés pour pomper l’eau des mines. La redevance annuelle payée par les propriétaires de mines pour les machines représentait un tiers de la valeur des économies de carburant réalisées par les machines.
Au fil des années, les moteurs Boulton & Watt ont trouvé leur place dans de plus en plus d’applications et le Royaume-Uni a été saisi par la révolution industrielle. Boulton et Watt ont commencé à exporter leur nouvelle technologie dans le monde entier. Les nouvelles industries ont commencé à libérer de plus grandes quantités de dioxyde de carbone dans l’atmosphère que les actions humaines précédentes. Cette tendance se poursuit aujourd’hui.
La fin, mais pas avant une autre nouvelle conception de moteur cruciale !
En 1800, âgé de 64 ans et très riche, Watt prend sa retraite. Son brevet avait expiré et lui et Matthew Boulton ont transmis leur partenariat à leurs fils, James Watt Junior et Matthew Robinson Boulton, qui l’ont poursuivi avec succès.
Watt a poursuivi ses travaux de recherche pendant sa retraite. Il fait breveter sa photocopieuse, le moteur à double action, le moteur rotatif et l’indicateur de pression de vapeur. Le moteur rotatif était crucial, car il permettait aux moteurs d’entraîner des roues plutôt que le simple mouvement de pompage de haut en bas des machines précédentes. James Watt mourut en 1819, à l’âge de 83 ans. Sa puissance mentale n’avait pas diminué. Son esprit était aiguisé jusqu’au bout.
James Watt était un inventeur écossais, un ingénieur en mécanique et un chimiste célèbre pour son travail sur la première machine à vapeur moderne au monde. Il modifierait la machine à vapeur Newcomen pour améliorer son efficacité grâce à sa pensée créative et à ses connaissances scientifiques de la conception d’instruments. Le travail de James sur la machine à vapeur s’avérerait être une contribution substantielle au monde et contribuerait, en grande partie, à alimenter la révolution industrielle chez nous en Grande-Bretagne et dans le reste du monde.
Ingénieur et inventeur écossais dont la machine à vapeur a largement contribué à la révolution industrielle. En 1763, il répare le modèle de la machine à vapeur de Newcomen appartenant à l’Université de Glasgow et commence des expériences sur les propriétés de la vapeur. Le moteur Newcomen était de conception simple : il agissait comme une pompe et un jet d’eau froide servait à condenser la vapeur. Watt a amélioré cette conception en ajoutant un condenseur séparé et un système de soupapes pour faire revenir le piston vers le haut du cylindre après la descente. Il a déposé un brevet pour le condenseur séparé en 1769. Il a ensuite adapté le moteur au mouvement rotatif, le rendant adapté à une variété d’applications industrielles, et a inventé le volant et le régulateur.
https://interestingengineering.com/culture/james-watt-father-of-the-modern-steam-engine
https://www.famousscientists.org/james-watt/
https://todayinsci.com/8/8_19.htm#death
29 Avril 1769 – Brevet de l’ingénieur écossais James Watt et la révolution de l’ère de la vapeur
https://nimareja.fr/29-avril-1769/
Le 20 Janvier 1736 – La naissance de James Watt ; l’inventeur de la machine à vapeur