Leben
Kindheit und Jugend
James Watt wurde als Sohn armer, aber sehr gebildeter Eltern geboren. Sein Vater war Zimmermann und Konstrukteur von nautischen Geräten, Watts Großvater war national-schottisch eingestellter Mathematiklehrer gewesen. James war ein kränkliches Kind, das u.a. unter chronischen Kopfschmerzen litt. Die Eltern unterrichteten ihn deshalb teilweise selbst. Schon als Junge experimentierte er eifrig und soll die Funktionsweise von jedem Gegenstand, den er in die Hand bekam, erforscht haben. Darüberhinaus war ein eifriger Sammler von Pflanzen und Steinen, las alles, was er unter die Finger bekam, und erfand selber Geschichten.
Für ein Medizinstudium, für welches Watt sich interessierte, waren seine Eltern jedoch zu arm. Deshalb begann Watt in London eine inoffizielle Mechanikerlehre, nachdem er in schottischen Glasgow keinen Lehrherrn finden konnte. Da diese ihm jedoch schon bald nichts Neues mehr zu bieten hatte, brach er sie vor Ablauf der vorgeschriebenen sieben Jahre ab. Er konnte sich deshalb nicht als Handwerker niederlassen und hatte Glück, dass er 1757 eine Stelle als Instrumentenmacher an der Universität von Glasgow erhielt; gegen eine eigene Werkstatt hatten die Glasgower Zünfte aus Konkurrenzgründen wegen der unabgeschlossenen Ausbildung Einspruch erhoben. Dort fertigte und reparierte er für die Universität Instrumente wie Kompasse und Quadranten. Sein Einraum-Labor, welches nach einem Jahr um einen zweiten - zu Straße gelegenens Zimmer mit Schaufenstern erweitert wurde, entwickelte sich schon bald zum Treffpunkt von Dozenten und Studenten. Obwohl 'nur' Handwerker, fand Watt, der von seinen Zeitgenossen als außerordentlich bescheiden und liebenswürdig beschrieben wurde, an der Universität viele Freunde. U.a. war er mit dem Ökonomen Adam Smith befreundet.
1760 heiratete Watt seine Jugendliebe Margaret Miller. Von ihren Kindern überlebte nur der Sohn James.
Herausforderung Dampfmaschine
1764 erhielt Watt den Auftrag, eine Dampfmaschine nach der Bauart von Thomas Newcomen zu reparieren. Diese Maschinen waren für ihren exorbitanten Energiebedarf berüchtigt. Watt beschloss, die Maschine - basierend auf Vorarbeiten von Denis Papin - zu verbessern. Er lernte neben Französisch, Italienisch auch Deutsch, um deutsche Schriften zur Wärmetheorie zu lesen. Schließlich kam Watt die entscheidende Erkenntnis: Um das fortwährende, wechselweise Aufheizen und Abkühlen des Zylinders zu vermeiden, verlegte er die notwendige Kondensation des Wasserdampfes in einen separaten Behälter, den Kondensator. Zusätzlich isolierte er den Zylinder, um die Wärmeverluste zu verringern. Statt des atmosphärischen Luftdrucks, wie bei den Vorgängermaschinen von Denis Papin, Thomas Newcomen und anderen, setzte er den Dampfdruck auch für den Kolbenrückstoß ein.
Bei der Umsetzung dieser Ideen ergaben sich jedoch technische Schwierigkeiten. Um seine Verbesserungen unter Ausschluß der Öffentlichkeit bis zur Patentreife zu entwickeln, musste Watt seinen Job an der Universität aufgeben. In den folgenden Jahren häufte er Schulden an, obwohl er nebenbei als Feldvermesser arbeitete, um seine Familie über Wasser zu halten. Außerdem war er häufig krank. Erst 1769 fand er in dem Eisenfabrikanten John Roebuck (1718–1794) einen Finanzier und konnte seine Erfindungen patentieren lassen. Dieses Patent mit der Nummer 913 vom 5. Januar 1769 gilt als eine der bedeutendsten Erfindungen der Technikgeschichte. Moderne Dampfkraftwerke funktionieren immer noch nach diesem Prinzip. Watts erste Verbesserungen der Dampfmaschine ermöglichten gegenüber den Vorläufermodellen bereits eine Ersparnis an Steinkohle von über 60 Prozent.
Doch beim Bau einer ersten großen, wirklich einsatzfähigen Dampfmaschine ergaben sich neue Schwierigkeiten. U.a. gelang es zunächst nicht, einen dampfdichten Zylinder herzustellen. John Roebuck ging bankrott. Unterdessen starb in seiner Abwesenheit seine Frau. Erst mit Hilfe des Industriebarons Matthew Boulton, der Roebucks Nachlaß übernahm, konnte Watt schließlich eine einsatzfähige Dampfmaschine herstellen. Sie wurde 1776 in der Fabrik von John Wilkinson installiert. Wilkinson hatte damals den führenden mechanischen Betrieb in Großbritannien und es geschafft, für Watts Dampfmaschine endlich einen Zylinder in der gewünschten Qualität zu fertigen. In der Folge fertigten Boulton und Watt in ihrer gemeinsamen Dampfmaschinenfabrik in Soho bei Birmingham Maschinen in Serie, die sie jedoch nicht verkauften, sondern verliehen. Als Nutzungsentgelt verlangten sie ein Drittel der gesparten Betriebskosten. Doch obwohl eine große Nachfrage nach den Maschinen bestand, konnte die Firma erst ab 1785 Gewinne machen. Außerdem wurden Watt und Boulton wegen ihres Monopols vielfach angefeindet.
Weitere Erfindungen
1781 wandelte Watt den Kolbenhub mittels eines Schubkurbelgetriebes in eine Drehbewegung um. 1782 konstruierte er eine Dampfmaschine, bei der der Kolben von beiden Seiten durch Dampf bewegt wird. Damit hatte James Watt nun eine Dampfmaschine entwickelt, bei der die komplette Arbeit vom Dampf geleistet wurde, und nicht mehr ein Teil der Arbeit vom relativ niedrigen natürlichen Luftdruck. Auf diese Weise wurden wesentlich stärkere Maschinen möglich. Bei dieser Dampfmaschine drückt der Kolben den Balancier nach oben und zieht ihn nach unten. Damit diese in zwei Richtungen wirkenden Kräfte übertragen werden konnten, wurde statt einer Kette eine Kolbenstange benutzt. Zur linearen Führung der Kolbenstange am pendelnden Balancier erfand Watt 1784 das Wattsche Parallelogramm. 1788 stattete er seine Dampfmaschinen mit einem Fliehkraftregler zur Regelung der Geschwindigkeit aus und komplettierte 1790s seine Maschinen durch die Erfindung eines Sicherheitsventil. Außerdem führte er die Pferdestärke (PS) als Maßeinheit für die Leistung ein.
Die Dampfmaschinen von Watt erreichten mit allen diesen Verbesserungen schließlich einen Wirkungsgrad von 3 %, das sechsfache der Maschinen von Newcomen. Der Bau einer Hochdruckmaschine verzögerte sich jedoch wegen Watts Angst vor Explosionen und seinen bis 1800 laufenden Patenten. Als Richard Trevithick (1771-1833) im Jahre 1804 eine auf Rädern und Schienen fahrende Dampfmaschine konstruierte und mit fünffachem Atmosphärenüberdruck betrieb, wünschte Watt ihm ob des Leichtsinns den Strick um den Hals.
Lebensabend
Watt stieg im Jahre
1800 aus seinem Unternehmen aus und übergab seine Anteile an seine Söhne James und Gregory. Er selbst zog sich nach
Heathfield zurück, wo er an diversen weiteren Erfindungen arbeitete, darunter Dingen, die eher dem Zeitvertreib als dem ernsthaften technischen Einsatz dienten. Er lebte äußerst gesellig und seine Gäste schwärmten, dass man sich mit ihm über alle Themen unterhalten könne. Der schottische Nationaldichter
Walter Scott äußerte sich einmal erleichtert darüber, dass Watt Ingenieur geworden war. Dessen Talent zum Geschichtenerzählen hätte ihm sonst ernsthaft Konkurrenz gemacht.
Würdigung
Dampfmaschinen beflügelten in der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts besonders die Eisenindustrie - und diese wiederum erweiterte das Einsatzgebiet für Dampfmaschinen. Das Entstehen von Industriestädten, die sozialen Umwälzungen der Industrialisierung mit all ihren Folgen, der Mobilitätssprung durch Dampfbahnen und -schiffe - ohne Watt hätten sie wahrscheinlich erst Jahrzehnte später eingesetzt.
Zu seinen Ehren wurde außerdem die SI-Einheit der Leistung mit Watt benannt und ersetzte das bisher verwendete, von ihm eingeführte PS.
Nachruf
Am
19. August 1819 starb Watt - unter anderem als Ehrendoktor der
Universität Glasgow und als korrespondierendes Mitglied der französischen
Akademie der Wissenschaften. Er wurde in der
St. Mary's Church in Handsworth bei
Birmingham beigesetzt. Auf seinem
Kenotaph in der
Westminster Abbey findet sich folgende Inschrift:
- NOT TO PERPUATE A NAME,
- WHICH MUST ENDURE WHILE THE PEACEFUL ARTS FLOURISH,
- BUT TO SHOW
- THAT MANKIND HAVE LEARNED TO HONOUR THOSE
- WHO BEST DESERVE THEIR GRATIDUDE,
- THE KING,
- HIS MINISTERS, AND MANY OF THE NOBLES
- AND COMMONERS OF THE REALM
- RAISED THIS MONUMENT TO
- JAMES WATT
- WHO DIRECTING THE FORCE OF AN ORIGINAL GENIUS
- EARLY EXERCISED IN PHILOSOPHIC RESEARCH
- TO THE IMPROVEMENT OF
- THE STEAM-ENGINE
- ENLARGED THE RESOURCES OF HIS COUNTRY
- INCREASED THE POWER OF MAN
- AND ROSE TO AN EMINENT PLACE
- AMONG THE MOST ILLUSTRIOUS FOLLOWERS OP SCIENCE
- AND THE REAL BENEFACTORS OF THE WORLD
- BORN AT GREENOCK MDCCXXXVI
- DIED AT HEATHFIELD IN STAFFORDSHIRE MDCCCXIX
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- Nicht um einen Namen zu verewigen,
- welcher so lange währen muss, als die Künste des Friedens blühen werden,
- sondern um zu zeigen,
- dass die Menschen es verstehen, jene zu ehren,
- welche ihre Dankbarkeit am meisten verdienen,
- haben der König,
- seine Minister und viele Edelleute
- sowie andere Bürger des Königreichs
- dieses Denkmal gesetzt dem
- James Watt
- welcher die Kraft eines schöpferischen,
- in wissenschaftlichen Forschungen früh geübten Geistes
- auf die Verbesserung
- der Dampfmaschine wandte,
- dadurch die Hilfsquellen seines Landes vermehrte,
- die Kraft des Menschen vergrößerte,
- und sich zu einer hervorragenden Stellung erhob
- unter den berühmtesten Männern der Wissenschaft
- und den wahren Wohltätern der Welt.
- Geboren zu Greenock 1736,
- gestorben zu Heathfield in Straffordshire 1819.
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Erfindungen im Überblick
Literatur
- Hans L. Sittauer: James Watt. B.G.Teubner; 3. Aufl. Leipzig 1989. ISBN 3322006964
- Walther Kiaulehn: Die eisernen Engel. Geburt, Geschichte und Macht der Maschinen von der Antike bis zur Goethezeit. Deutscher Verlag (arisierter Ullstein-Verlag) 1935.
Siehe auch
Weblinks
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