James Watt

(19 Ocak 1736 Greenock - 19 Ağustos 1819 Heathfield)



Modern buhar makinesinin geliştiricisi olan İskoçyalı mucit ve
mühendistir. Endüstüriyel devrimin oluşmasında önemli rol oynamıştır.
Gemi işleten zengin bir baba ve kültürlü bir annenin oğlu olarak
dünyaya gelen James; çocukken sık hastalandığı için okula devamlı
gidememiş, evde annesi tarafından eğitilmiştir. 17 yaşında iken
annesini kaybetmiş ve babasının işleri kötüleşmiştir. Londra'ya bir
seneliğine ölçüm aletleri yapımını öğrenmeye giden Watt, Glosgow'a
dönüp bu mesleği icra etmek istemişti. Fakat 7 sene çıraklık yapma
zorunluluğundan, İskoçya'da başka bir ölçüm aletleri yapımcısı
olmamasına rağmen, Demirciler Locası tarafından başvurusu red
edilmiştir.
Watt bu durumdan, kendisine Glosgow Üniversite'sinde atölye öneren
profesörler tarafından kurtulmuş, fizikçi ve kimyacı olan profesör
Joseph Black kendisine hocalık etmiştir. Atölyenin açılmasından 4 sene
sonra Watt buhar gücü üzerinde çalışmaya başlamış daha önce hiç
görmemiş olmasına rağmen bir prototip yapmaya çalışmıştı. 1765'de
Thomas Heathfield yaptığı bir model üzerinde uğraşarak buhar makinesini
çalıştırmayı başardı.
1767'de kuzeni Margaret Miller ile evlenmiş ve 6 çocuk sahibi olmuştur.
Tam kapsamlı bir buhar makinesi geliştirmeye çalışan Watt'a Carron
Demir İşleri şirketinin kurucusu Joh Roebuck maddi olarak destek
olmuştur. Hemen başarılı olmayan tasarım maddi sıkıntıya düşünce Watt 8
sene anketçilik yapmıştır. Roebuck iflas edince, Matthew Boulton patent
haklarını satın almış ve Watt ile 25 yıl sürecek başarılı bir ortaklığa
imza atmıştır.


Sonunda 1776'da başarı ile üretilen buhar makineleri ticari olarak
satılmaya başlamış ve çoğunlukla madenlerden suyu pompalamak için talep
edilmiştir. Geniş kullanımı, Boulton'un önerisi ile ileri-geri
hareketin Watt tarafından dönüş hareketine çevrilmesiyle başlamıştır.
Sonraki 6 yıl içinde tasarımda çeşitli iyileştirmelerde bulunan Watt,
gücü kontrol etmek için valf ve buhar basınç göstergesi eklemiştir. Bu
gelişmeler ile Heathfield'in buhar makinesinden 5 kat daha verimli bir
makina ortaya çıkmıştır.
1794'te Boulton ve Watts şirketini kuran ortaklar, sadece buhar
makinesi üretmeye yöneldiler. 1824'te şirket 1164 buhar makinesi
üretmişti. Boulton başarılı bir iş adamı olduğunu kanıtladı ve her
ikisi de zengin oldular.
1800'de patent ve ortaklık sonra erince Watt emekliliğe çekilmiş;
şirketi oğullarına devir etmişlerlerdir. Emekliliğinde değişik icatlara
devam eden Watt, teleskop ile mesafe ölçümü, mektup koyalama cihazı,
yağ lambasında iyileştirmeler, buhar merdanesi ve heykel kopyalama
cihazı geliştirmiştir.
İkinci eşi ile Almanya ve Fransa'yi gezmiş, Wales'te bir malikane alarak restore etmiştir.
SI güç birimi watt kendisine itaf edilmistir.












Gerçekten, kömür madeni işletmecilerinin böylesine masraflı bir
makineyi kullanmaları için birer "Krezüs" olmaları ya da başlarının çok
sıkışması gerekiyordu. Bu makine aslında üretilen malın yüksek bir
oranını yutmaktaydı. Şikâyetler çoktu ama, yapımcılarının elinden bir
şey gelmiyordu. O günün teknik imkânlarına göre makine 'azami' derecede
geliştirilmişti ve artık olduğu gibi kabullenmekten başka çıkar yol
yoktu.

Buhar makinesinde teknik kendine düşeni yapıp bitirmişti. Bundan sonra
gelişme ancak bilimin başarabileceği bir işti. Çünkü şu ya da bu
parçanın geliştirilmesi değil, makinenin bütünüyle bilimsel yönden ele
alınıp gözden geçirilmesi gerekmekteydi.

Bilimin bu tür bir icada karışması, şimdiye kadar anlattıklarımızdan da
anlaşılacağı gibi, sık görülen bir olay değildi. Çünkü rasyonel yöntem,
bilimin bir dalından ötekine ağrr ağır geçiyordu. Eski Yunanda geometri
bilimi, etkisini mimaride hemen göstermişti. Akropol bunun en açık
örneğidir. Kepler, Galile ve Newton zamanında astronomi bilimi
etkilerini büyük coğrafi keşiflerde ve bunların getireceği siyasal,
ekonomik ve toplumsal değişimlere yol açan gemicilikte gösterdi, işte
şimdi bilim üçüncü defa etkisini göstermek üzereydi: Galile, Toricelli,
Pascal, Otto von Gerioke, Boyle ve Mariotte ile 'gazların dinamiği'
bilimi doğuyordu.

Bilimsel düşüncenin bu üçüncü icadı, uygarlık alanında ötekilerden de
büyük bir devrim yaratacaktır. Çünkü birincisinin sanatı ve Hellen
düşüncesini geliştirmesine, ikincisinin okyanuslararası geniş çapta
ticareti ve İngiltere'nin üstünlüğünü sağlamasına karşılık, üçüncüsü,
sanayi ve mekanik uygarlık çağını açacak, kapitalist burjuvaziye ve
bilimsel düşünceye yepyeni bir hız verecektir.

1756'dan beri Glasgow Üniversitesinde bir kimya ve tıp dersleri
vermekte olan Joseph Black (1728-1799), o tarihte tanınmış bir bilim
adamıydı. Doktora tezi, ilk keşfinin "karbonik gaz"ın tanıtımı olmuştu.
Konferansında o gün, başka bir keşfinden, "ısı ve gaz"dan söz ediyordu.

Toricelli'den Mariotte'a kadar birçok fizikçiler sayesinde "gaz
teorisi"nin geliştiği o günlerde "ısı" üzerine henüz pek az şey
bilinmekteydi. Buz neden erir? Su ısındıkça neden buharlaşır? Maddeler
katı, sıvı ya da gazken neden durum değiştirirler? O güne kadar rasgele
cevaplar verilen sorulardı bunlar.

İlk akla yakın düşünceyi ileri' süren Fransız fizikçisi Guillaume
Amontons (1668-1705) oldu. Amontons'a göre bütün maddelerde "kalorik"
denilen ve ölçülemeyen bir akışkan madde bulunmaktaydı Maddelerin
değişmeleri, bu 'kalorik'in az ya da çok miktarda bir araya gelmesinden
oluşuyordu. Bu ölçülemeyen esrarlı akışkanlığa bugün rahatça 'saçma'
diyebiliriz; ama bunun verimli deneylere yol açan bir varsayım olduğunu
da unutmamalıyız. Gerçekten de, Amontons'un "kalorik" hakkındaki bu
varsayımı, altmış yıl sonra Black'in deneylerine temel olacak ve Watt
makinesini icat eder etmez de uygulama alanına girecektir.

Black'in ilk gözlemi şu oldu: Belli miktardaki bir kısım maddelerin
sıcaklığını bir derece yükseltmek için değişmeyen bir miktarda ısı
vermek gerekmektedir. Bu, o maddenin "özgül ısı"sıdır. Black bundan
sonra "o" derecede buz ve sıvı suyun 'özgül ısı'sını oranladı. Buzu
eritmek için verilecek ısının, sıvı suyun ısısını bir derece
yükseltecek sıcaklıktan 79.5 kat fazla olduğunu gördü. Bu da, buzun
sıvı sudan çok daha fazla ısı depo ettiğini, katı hale gelirken bu
ısıyı salıverdiğini kanıtlıyordu.

Bilgin, daha sonra su buharında da buna benzer bir oluşumun varlığını
gözlemledi. 99 derece suyu, 100 dereceye yükseltmekle buharlaştırmak
aynı şey değildi. Birincisi için 1 derece ısı yeterliyken, ikincisi
için, 537 derece ısı gerekmekteydi. Başka bir deyimle, bir gram suyu 1
dereceden 100 dereceye getirmek için 100 kalori yeterken, 100
dereceden, buhar haline getirmek için 537 kalori vermek gerekiyordu. Bu
da, buhar elde etmenin ısıtmaktan kat kat pahalı olduğunu
göstermekteydi.

Prof. Black, bunları Glasgow Üniversitesinde anlatırken, sıralardan
birinde oturan James Watt adlı bir. işçi de;, harıl harıl not alıyordu.

James Watt, Üniversitenin ve doğrudan Prof. Black'ir koruması
altındaydı. Durumu, aynı zamanda ortaçağ loncalarının ayrıcalıklarını
XVII. yüzyılda bile hâlâ nasıl savunduklarına tipik bir örnektir. James
Watt, 19 Ocak 1736'da İskoçya'da, Glasgow'dan 30 km uzakta, Greenock'da
doğmuştu. Çocukluktan babasının atölyelerindeki gemicilikle ilgili
kronometre, pusula, oktan ve sekstan gibi araçlara ilgi duymaya başladı
Bu hevesi, büyüdükçe arttığından ailesi' onu ayarlı araçlar
yapımcılığını öğrenmesi için Londra'ya' göndermeye karar verdi.

Loncalardan 'protesto' sesleri ta o zamandan yükselmeye başladı.
Watt'ın bağlı olduğu lonca, çıraklarını üyeleri arasından alır ve yedi
yıllık bir çıraklık dönemini gerekli sayardı. Bu, Watt’ın işine
gelemezdi, çünkü ailesinin mali" durumu, bir an önce hayata atılıp para
kazanmasını gerektiriyordu. Bir yıllık bir çalışmadan sonra Glasgow'a
döndü; ve ayarlı araçlar satan bir dükkân açmaya karar verdi.

Loncalar ikinci defa karşısına dikildiler; mesleğin bütün aşamalarından
geçmemiş bir kimsenin dükkân açmaya hakkı yoktu. Üniversite ona yardım
elini uzatmasaydı genç adam açlıktan ölmeye mahkûmdu. Üniversite onu
"matematik araçlar yapımcılığına atadı.

Şimdi Watt'ın hayatı yepyeni bir düzene girmişti. Bir yandan fizik
laboratuvarındaki araçların onarılmasıyla uğraşıyor, öte yandan da,
büyük ilgi duyduğu Prof. Black'in konferanslarını izliyordu. Böylece
1763'te ilk olarak Newcomen'in makinesiyle karşılaştı. Makineyi
onardıktan sonra fizik laboratuvarına geri vermeden önce işleyişini bir
süre şaşkın seyretti. Makine kesik kesik çalışıyor. Birkaç hareketten
sonra bütün buharı harcadığından duruyor, kazan yeniden buhar yapıncaya
kadar çalışmadan kalıyordu. Üstelik çok buhar harcıyordu.

Genç İskoçyalı, böylesine obur bir makinenin ne kadar masraflı olduğunu
görünce bunun "nedeni"ni bulmayı aklına koydu Prof. Black'in
derslerinin ve kendi kişisel deneylerinin ışığı altında araştırmalara
girişti. İşe, belirli miktarda kömürün ne hacimde buhar sağladığını
bulmakla başladı. Böylece Black'in dediği gibi, masrafın büyük kısmı,
suyun 100 dereceye yükseltilmesinden değil, buharlaşması için gereken
537 kat fazla kaloriden ileri geliyordu. Önce kömür gibi pahalı bir
maddenin israf edilmesinin önüne geçmek, sonra da ısının kaybolmasını
önlemek gerekiyordu.

Watt işe, kazan, silindir ve boruları da içine almak üzere bütün
makinenin ısısını saklayıcı tedbirler almakla başladı. Ancak, bu
tedbirlerin beklediği sonucu vermediğini hemen gördü. Her piston
hareketinde silindirin içine soğuk su fışkırıyor ve bunun sebep olduğu
ısı düşüşü yetmiyormuş gibi, sıvılaşma da tam olmuyordu. Sıvılaşmadan
sonra su 75 derece dolayında duruyor, silindirde pistonun düşmesini
engellemeye yetecek kadar, yarım atmosferlik bir buhar basıncı
kalıyordu. Dolayısıyla kaybedilen güç yüzde elliyi buluyordu.

Bunun tek çaresi, buharı mümkün olduğu kadar sıcak ve sıvılaştırıcı
suyu da mümkün olduğu kadar soğuk tutmaktı. Watt, bu işlemler için iki
ayrı kabın kullanılması gerektiğini düşündü. Silindiri "kalorifüj"
(ısıyı koruyan) tedbirlerle sıcak tutmaya, sıvılaşacak buharı da
"kondansör" (soğutucu) adını verdiği özel bir kaba göndermeye ve orada
rahatça soğutmaya karar verdi.

Silindirin bir tarafının açık olmasının da soğumayı hızlandırdığını
gördü. Bunu önlemek için, pistonun iki tarafının da kapatılarak yalnız
piston kollarının geçmesine yarayacak kadar delikler bırakmak
gerekiyordu. Ancak, bu yeniliğin de bir sakıncası vardı; pistonun iki
yanının da kapatılması sonucu içeri hava girmediğine göre, pistonun
itilmesi konusunda hava basıncına güvenilemezdi. Genç mucit, bu
sakıncayı, hava basıncı yerine pistonun her iki yanma da buhar alarak
giderdi. Basınç, böylece ortadan kaldırılıyor, piston denge
düzenleyicisinin öteki koluna asılı tulumba kollarının ağırlığı
tarafından itilerek harekete geçiyordu.

Watt'ın getirdiği başlıca değişiklik, icadının bir "hava makinesi"
değil, bir "buharlı makine" olmasaydı. Hava burada hiçbir rol
oynamıyordu. İtici güç buhardı ve Newcomen'in makinesindeki yarım
atmosfere karşılık, bir buçuk atmosferlik bir güç yaratmaktaydı.

Watt, maden ocaklarından su boşaltmaya yarayan makinesinin ilk
'prototip'ini 1769'da meydana getirdi. Gerekli sermayeyi Birminghamlı
bir sanayici olan Doktor Roebuck vermişti. İlk makineye "tek etkili"
dendi; çünkü iki piston hareketinden yalnız biri itici güce sahipti.
Bununla birlikte makine, yıllar süren çabaların ürünüydü, Watt bu
uğurda bütün varını yoğunu tüketmiş, üstelik Black ve başkalarına da
300.000 frank borçlanmıştı. Uzun, acılı ve umutsuz bir dönemden sonra
Birminghamlı sanayici, Matthew Boulton'la (1728-1809) tanışması Watt'ın
hayatının bütün gidişini değiştirdi. Bu adam dinamik ve açıkgözdü,
üstelik iyi hesaplanmış ve kâr getirmesi beklenen bir iş oldu mu
tehlikeyi göze almaktan çekinmezdi. Watt’ın "ateşli tulumba"sının
Newcomen'inkinden daha güçlü ve ekonomik olması nedeniyle ona üstün
gelmesi gerektiğini hesaplayarak Watt'la ortak olup bunların yapımına
girişti. Böylece, 1775 Mayısında Sanayi Devrimi'nin de kaderi
belirlenmiş oldu.

Önsezisi Boulton'u aldatmadı. Maden ocakları işletmeleri yeni makinenin
satışındaki uygun şartların da yardımıyla, art arda ısmarlamaya
başladılar. Watt böylece borçlarını ödeyebildi ve üç-beş kuruş para
sahibi oldu. Ortağı onu yeni bir tasarıyla etkilememiş olsaydı
hayatından memnun, eseriyle yetinip kalacaktı.

Watt'ın "ateşli tulumba"sı madenlerden su çekmek için meydana
getirilmiş makinelerin, kuşkusuz, en mükemmeliydi ama, başka alanlara
da uygulanmaz mıydı? Denge düzenleyicisinin hareketleri tulumba
kolundan başka bir şeyi de harekete getirebilir miydi? Wilkinson
makinesini dökümhane körüğüne uygulamıştı. Onlar da bir mekanik
testere, bir hadde makinesi, dokuma tezgâhı ya da bir değirmene
bağlayamaz mıydı? Kısacası "ateşli tulumba" hayvan gücü, hidrolik çark
ya da yel değirmeni gibi, hatta onlardan daha geniş alanlarda uygulanan
bir "motor" sistemi haline getirilemez miydi?







Bunun için, önce bu tulumbanın belli başlı bir kusurunu gidermek
gerekiyordu. Makine, ancak piston indiği zaman itici güç meydana
getirmekteydi. Bu durumuyla düzensiz işleyen bir araçtı. Madenlerden su
çıkartma işinde büyük bir sakınca olmamakla birlikte, bir araç-makinede
büyük bir kusurdu bu. Yani Boulton'un önerdiği alanlarda
kullanılabilmesi için pistonun her iki hareketinin de itici güç
doğurması gerekmekteydi.

Watt, 1780'de yeniden işe koyuldu. Çözüm ilke olarak kolaydı: Buharın,
pistonun her iki yanına da etki yapmasını sağlamak gerekiyordu. Watt,
pistonun iki yanına da buhar göndermeye ve kullanılmış buharı
kondansöre itmeye yarayacak bir aygıt düşündü. Hareketlerin düzenli ve
sürekli olması için demirden ağır bir düzenteker ekledi. Buharın her
iki yana eşit dağılımını sağlayacak bir bilyalı regülatör koydu. Bu
regülatör günümüze kadar 'ters tepkili' makinelerde kullanılmaktadır.