بيوگرافي جيمز وات؛ مخترع موتور بخار وات و پيش‌گام انقلاب صنعتي اول
جيمز وات (James Watt) مهندس مكانيك و مخترع و شيمي‌دان اسكاتلندي بود كه با ساخت موتور بخار براساس طرحي از توماس نيوكامن، نامش را در صنعت جاودانه كرد. اختراع او تأثيرات اساسي بر شكل‌گيري اولين انقلاب صنعتي در منطقه‌ي بريتانيا و سپس، كل جهان گذاشت.
طرح‌ها و نمونه‌هاي اوليه از موتور بخار پيش از شروع مطالعات و اختراعات جيمز وات هم وجود داشتند. او در زمان تحصيل در دانشگاه گلاسكو در رشته‌ي طراحي و ساخت ابزارآلات، فقط اشكالات و ايرادات طرح‌هاي قبلي را بهبود داد و موتوري بهينه با بازدهي بيشتر معرفي كرد. نوآوري اصلي وات در طراحي موتور بخار، كاهش هدررفت انرژي آن بود كه با تغيير ساختار خنك‌كنندگي انجام شد.
جيمز وات در تجاري‌كردن طرحش با اشكالات مالي متعددي روبه‌رو شد. او پس از شراكت با متيو بولتن توانست موتور بخار وات را به محصولي قابل ارائه به بازار تبديل و با تأسيس شركتي، درآمد مناسبي از آن كسب كند. وات در سال‌هاي بازنشستگي نيز به ارائه‌ي اختراع و نوآوري مشغول بود و زماني نيز در حوزه‌ي شيمي فعاليت كرد؛ ولي هيچ‌يك از اختراع‌ها و نوآوري‌هاي بعدي او، به‌اندازه‌ي موتور بخار موفق نشدند. اين مهندس بزرگ اسكاتلندي مفهوم «اسب‌بخار» را نيز در مطالعاتش شرح داد؛ به‌همين‌دليل، يكاي توان در واحد SI به‌‌افتخار او «وات» نام‌گذاري شد.
امضاي منسوب به جيمز وات
تولد و تحصيل
جيمز وات در ۱۹ژانويه‌ي۱۷۳۶ در گريناك، بندري در منطقه‌ي خور كلايد اسكاتلند به‌دنيا آمد. پدر او كشتي‌ساز و از مقام‌هاي دولتي منطقه بود. اگنس مورهد، مادر جيمز، اهل خانواده‌اي شناخته‌شده در اسكاتلند بود و تحصيلات عالي داشت. پدربزرگ وات، توماس وات، معلم رياضيات و نماينده‌ي بارون كارتسبرن بود.
جيمز براي تحصيلات ابتدايي به مدرسه نرفت و عموما زيرانديشه متخصصين مادرش آمورش مي‌ديد. او پس از چند سال، به مدرسه‌ي گرامر گريناك رفت. جيمز در سال‌هاي اوليه‌ي تحصيل، مهارت‌هاي كار با ابزارآلات مهندسي را كسب كرد و به رياضيات بسيار علاقه‌مند شد. درمقابل، او علاقه‌اي به دروس زبان‌هاي يوناني و لاتين نداشت. به‌علاوه، وات در سال‌هاي كودكي زياد مريض مي‌شد و اشكالات متعددي داشت.
جيمز وات اكثر يادگيري‌هاي ابتدايي را نزد مادرش فراگرفت
وقتي جيمز ۱۸ ساله بود، مادرش از دنيا رفت و وضعيت سلامت پدرش نيز وخيم بود. او براي يادگيري طراحي و ساخت ابزارآلات يك سال به لندن رفت. جيمز پس از اتمام دوره‌ي يادگيريي به اسكاتلند بازگشت و در شهر تجاري آن سال‌ها، يعني گلاسكو، كسب‌وكار خودش در آن صنعت را شروع كرد. طراحي و ساخت و تعمير انواع ابزارهاي اندازه‌گيري همچون فشارسنج، اكتنت، ترازو و حتي قطعاتي براي ساخت تلسكوپ، زمينه‌هاي كاري جيمز در آن سال‌ها بودند.
سازمان‌هاي قانون‌گذار قرن هجدهم اسكاتلند، پس از مدتي كسب‌وكار جيمز وات را به‌تعطيلي كشاندند. دليل اصلي آن بود كه جيمز حداقل زمان موردنياز براي كارآموزي، يعني ۷ سال را پيش از تأسيس كارگاه اختصاصي نگذرانده بود. در آن زمان، هيچ كارگاه ساخت ابزارآلات رياضي ديگري در اسكاتلند نبود؛ اما بازهم قانون‌گذاران اجازه‌ي ادامه‌ي فعاليت را به جيمز ندادند.
پرتره‌ي وات در جواني
الكساندر مك‌فارلين منجمي بود كه به‌نوعي باعث رهايي وات از بن‌بست كاري شد. او ابزارهاي اندازه‌گيري نجومي را به دانشگاه گلاسكو برد و جيمز در آنجا، آن‌ها را تعمير و بازطراحي كرد. اين ابزارها پس از تعمير و بازسازي، در رصدخانه‌ي مك‌فارلين نصب شدند. پس از آن عمليات، ۳ استاد به جيمز پيشنهاد دادند كه كارگاه اختصاصي‌اش را در داخل دانشگاه تأسيس كند. در سال ۱۷۵۷، كارگاه كوچك جيمز در دانشگاه گلاسكو تأسيس شد و استاداني همچون جوزف بلك و آدام اسميث به دوستان نزديك او تبديل شدند.
شروع فعاليت كاري و پيشبرد تحقيقات
جيمز وات در ابتدا در كارگاه دانشگاهي‌اش، ابزارآلات علمي را نگه‌داري و تعمير مي‌كرد كه در بخش‌هاي مختلف دانشگاه استفاده مي‌شدند. نمايش و معرفي ابزارها و از همه مهم‌تر، توسعه‌ي ساخت ابزار اندازه‌گيري موسوم به «چارك»، از فعاليت‌هاي ديگر او بود.
طراحي و ساخت ابزار و اسباب‌بازي شغل و مهارت اوليه‌ي جيمز وات بود
تجربه‌ي جيمز در طراحي و ساخت ابزارآلات مختلف، او را به فكر تأسيس كسب‌وكار اختصاصي در اين حوزه انداخت. جان كريگ تاجر و معماري بود كه اولين شريك وات در شركت جديد شد. آن‌ها ساخت و فروش محصولات متنوعي همچون ابزارآلات موسيقي و اسباب‌بازي را در دستوركار خود قرار دادند. همكاري آن‌ها ۶ سال ادامه پيدا كرد و تعداد نيروي سادهانشان به ۱۶ نفر رسيد. كريگ در سال ۱۷۶۵، از دنيا رفت و يكي از نيروي سادهان كارگاه، يعني الكس گاردنر، مديريت آن را برعهده گرفت. آن شركت تا قرن بيستم به فعاليتش ادامه داد.
در سال ۱۷۶۴، جيمز وات با دخترعمويش، مارگارت ميلر ازدواج كرد. حاصل ازدواج آن‌ها ۵ فرزند بود كه تنها ۲ نفر از آن‌ها، يعني جيمز جونيور و مارگارت، به سن بزرگ‌سالي رسيدند. در سال ۱۷۷۲، همسر جيمز از دنيا رفت. ازدواج دوم جيمز با دختر صنعتگري گلاسكويي بود و حاصل آن ازدواج، دو فرزند به‌نام‌هاي گرگوري و جنت بودند.
كارگاه جيمز وات
آزمايش‌هاي تجربي با بخار
توماس نيوكامن اولين فردي بود كه مفاهيم موتور بخار و استفاده از بخار به‌عنوان نيروي محركه را به صنعت عرضه كرد. در سال ۱۷۱۲، وي اين مفاهيم را شرح داد و ماشين او موسوم به «ماشين نيوكامن»، براي سال‌ها به‌عنوان ابزاري براي پمپاژكردن آب از معادن استفاده مي‌شد. در سال ۱۷۵۹، جان رابيسون، يكي از دوستان جيمز وات به او پيشنهاد داد درباره‌ي استفاده از بخار به‌عنوان نيروي محركه تحقيق كند.
جيمز وات پس از پيشنهاد دوستش، با آنكه هيچ‌گاه از نزديك موتور بخار نديده بود، آزمايش و مطالعه درباره‌ي آن را شروع كرد. اولين نمونه‌هاي تحقيقاتي او موفقيت چنداني نداشتند؛ اما جيمز از مطالعه و تحقيق بيشتر درباره‌ي مفاهيم موتور بخار خسته نشد. او هر منبع مطالعاتي درباره‌ي اين بخش از صنعت را گردآوري و مطالعه كرد. در حين مطالعات، مفهوم گرماي نهان در موتورهاي بخار توجه جيمز را به‌خود جلب كرد. دوست او، جوزف بلك، چند سال قبل اين مفاهيم را در موتورها كشف كرده بود كه البته جيمز اطلاعي از آن نداشت. در آن سال‌ها، درك مفاهيم موتور بخار آن‌چنان عميق نبود؛ چراكه اصول ترموديناميك حداقل تا ۱۰۰ سال بعد، ناشناخته باقي ماندند.
طرحي از موتور بخار نيوكامن
در سال ۱۹۶۳، جيمز وات مأمور شد موتور نيوكامن متعلق به دانشگاه را تعمير كند. حتي پس از تعمير او نيز، آن موتور به‌خوبي كار نمي‌كرد. پس از مطالعه‌ها و آزمايش‌هاي بسيار، وات به اين نتيجه رسيد كه سه‌چهارم انرژي گرمايي موتور در هر چرخه، صرف گرم‌كردن سيلندر آن مي‌شود. در ادامه‌ي چرخه، آب سرد به سيلندر تزريق مي‌شد تا بخار موجود را بارديگر به مايع تبديل كند؛ به‌همين‌دليل، انرژي مذكور در چرخه به‌هدر مي‌رفت. بنابراين، موتور در چرخه‌هاي فعاليت خود اكثر انرژي گرمايي‌اش را به‌جاي تبديل به انرژي مكانيكي هدر مي‌داد.
دستاورد بزرگ جيمز وات بهبود موتور بخار نيوكامن بود
در سال ۱۷۶۵، راهكارها و نتيجه‌هاي تأثيرگذار وات در بهبود موتور نيوكامن، خود را نشان دادند. او به اين نتيجه رسيد كه بخار را بايد در محفظه‌اي جدا از پيستون به مايع تبديل كرد. به‌علاوه، ژاكتي عايق براي سيلندر تهيه شد تا گرماي آن در همان حد گرماي زمان تزريق بخار باقي بماند. بنابراين، سيلندر انرژي كمي در هر چرخه را جذب و اكثر آن را براي انجام كار مفيد موتور استفاده مي‌كرد. در همان سال، وات اولين نمونه‌ي متخصصدي از تحقيقاتش را توليد كرد.
باوجود آنكه وات اولين نمونه‌هاي متخصصدي در موتور خود را عرضه كرده بود، ساخت مدلي كامل با ابعاد واقعي از آن، هنوز دشواري‌هاي خاص خود را داشت. ساخت مدل واقعي بيش از هرچيز به سرمايه نياز داشت. بخش زيادي از سرمايه‌هاي اوليه را جوزف بلك تأمين كرد. جان روباك، بنيان‌گذار شركت مشهور كارون، در آن سال‌ها بخش ديگري از هزينه‌ها را برعهده گرفت.
بقاياي يكي از اولين آزمايشگاه‌هاي وات
يكي از اشكالات اصلي ساخت موتور وات، ماشين‌كاري پيستون و سيلندر آن بود. فعالان صنعتي آن سال‌ها كمتر مهندسي مكانيك مي‌دانستند و به‌نوعي هنوز آهنگر محسوب مي‌شدند. توانايي آن‌ها در توليد قطعات با ريزه‌كاري زياد كم بود. دركنار همه‌ي اين‌ها، وات تلاش زيادي كرد طراحي خود را به‌صورت پتنت ثبت كند و سرمايه‌ي زيادي نيز در آن بخش هزينه شد. درنهايت، او كه بازهم براي متخصصدي‌كردن طرح‌هايش به سرمايه نياز داشت، ۸ سال شغل‌هاي متعددي از نقشه‌برداري تا مهندسي سازه را انجام داد.
درنهايت در سال ۱۷۷۵، پتنتي براي طراحي و توليد موتور وات كسب شد كه تا سال ۱۸۰۰، به او و گروهش تعلق داشت. در آن زمان، روباك ورشكست شد و متيو بولتن امتياز استفاده از پتنت وات را دراختيار گرفت. بولتن بنيان‌گذار كارخانه‌ي سوهو بود و بعدها، به شريك اصلي وات تبديل شد.
وات با همكاري بولتن با بهترين صنعتگران آن سال‌ها در جهان آشنا شد. جان ويليكنسون صنعتگري بود كه مسئله‌ي ساخت سيلندري بزرگ با پيستوني با ابعاد دقيق را حل كرد. او قبلا روش‌هاي توليد دقيق با استفاده از ابزارهاي بورينگ را براي ساخت توپ‌هاي نظامي در برشام توسعه داده بود. پس از اين موفقيت‌ها، همكاري وات و بولتن وارد مرحله‌ي رسمي‌تر شد و با تأسيس شركت بولتن و وات (Boulton and Watt)، ۲۵ سال ادامه پيدا كرد.
بخشي از اولين موتور بخار وات
اولين موتورهاي بخار وات
در سال ۱۷۷۶، اولين نمونه‌هاي تجاري موتور بخار وات نصب شدند. اين موتورها براي پمپاژكردن آب با ايجاد حركت رفت‌وبرگشتي شافت‌هاي پمپ استفاده مي‌شدند. وات تا ۵ سال پس از نصب اولين موتور، درگير ساخت و اجراي نمونه‌هاي ديگر براي مشتريان بود كه عموما معدن‌هاي منطقه‌ي كارنوال بودند.
شركت بولتن و وات ابتدا فقط امتياز ساخت موتورها را به ديگر توليدكنندگان مي‌داد
موتورهاي اوليه‌ي بخار را شركت بولتن و وات نمي‌ساختند. آن‌ها محصولاتي بودند كه براساس طراحي‌هاي وات شركت‌هاي ديگر مي‌ساختند و به بازار عرضه مي‌كردند. در آن زمان، جيمز نقش مهندس مشاور را در شركت ايفا مي‌كرد. ساخت و اجرا و آزمايش اوليه‌ي موتورها را وات كنترل مي‌كرد و سپس، به‌مرور برعهده‌ي ديگر متخصصان شركت قرار گرفت.
محصولاتي كه به‌عنوان اولين نمونه‌هاي متخصصدي موتور بخار وات عرضه مي‌شدند، ابعاد بسيار بزرگي داشتند. قطر پيستون برخي از آن‌ها به ۱.۲ متر مي‌رسيد و ارتفاع آن‌ها بيش از ۷ متر بود. براي نگه‌داري و استفاده از آن موتورها بايد ساختماني اختصاصي ساخته مي‌شد. هزينه‌اي كه شركت بولتن و وات براي موتورها دريافت مي‌كرد، كارمزدي سالانه برابر با يك‌سوم هزينه‌ي زغال‌سنگي بود كه با استفاده از موتورهاي آن‌ها به‌جاي موتور نيوكامن صرفه‌جويي مي‌شد.
نقاشي جيمز وات و موتور بخار اثر جيمز اكفورد لادر
در سال‌هاي بعد، بولتن وات را تشويق كرد تا متخصصدهاي موتورش را افزايش دهد. يكي از موارد بهبود كارايي، تبديل خروجي‌هاي خطي موتور به دوّار بود كه بعدها، در صنايعي همچون سنگ‌زني و نساجي و فرزكاري به‌كار گرفته شد. اجراي طرح جديد به مكانيزمي نياز داشت كه پتنتش به‌نام جيمز پيكارد بود. پيكارد پيشنهاد تبادل پتنت را به بولتن و وات ارائه كرد؛ اما وات با ردكردن پيشنهاد او، در سال ۱۷۸۱ طرحي را به‌صورت چرخ خورشيدي عرضه كرد.
پس از نهايي‌شدن طرح چرخ خورشيدي، ۶ سالِ بعد تحقيقات و فعاليت‌هاي جيمز وات به بهبود موتورهاي بخار تعلق گرفت. يكي از پيشرفت‌ها موتور دوكاره‌اي بود كه بخار در آن در دو سوي پيستون استفاده مي‌شد. طرح ديگر به استفاده از بخار با فشارهايي بسيار بيشتر از فشار اتمسفر مربوط بود. در نمونه‌اي ديگر، موتوري تركيبي ارائه شد كه از كنارهم قرارگرفتن چند موتور بخار براي افزايش كارايي و قدرت استفاده مي‌كرد.
وات براي طرح‌هاي جديدي كه درزمينه‌ي موتور بخار ارائه كرد، پتنت‌هاي ديگري به‌نام خود ثبت كرد. او، طرح‌هايي نيز براي بهبود ساخت و نصب موتور خود ارائه داد. يكي از طرح‌هاي مهم او در آن زمينه، نشانگر بخار بود كه در استفاده از موتور كارايي زيادي داشت. او اين طرح را به‌صورت راز تجاري در شركتش حفظ كرد. علاوه‌بر طرح‌هاي مذكور، طرح حركت موازي و شير كنترل توان موتور و سيستم كنترل‌كننده (گاورنر) سانتريفيوژي از دستاوردهاي بعدي وات در حوزه‌ي موتورهاي بخار بودند.
نمونه‌اي از موتور بخار وات در دانشگاه لوبارو
اجراي نوآوري‌هاي جديد وات در موتور بخار به ساخت موتوري با بازدهي ۵ برابر درمقايسه‌با طرح نيوكامن منجر شد. تنها اشكال موجود، اجراي موتورهاي با فشار زياد بود كه به‌‌دليل توسعه‌ي كم فرايندهاي توليد و امنيت، وات ساخت آن‌ها را محدود كرد و اكثر محصولاتش با فشارهايي نزديك به فشار اتمسفر توليد مي‌شدند.
اشكالات پتنتي
در سال‌هاي فعاليت وات و شريكش در صنعت، اشكالات متعددي در حوزه‌ي سوءاستفاده از پتنت موتور بخار براي آن‌ها ايجاد شد. به‌عنوان مثال، ادوارد بول يكي از سازندگان موتور وات بود كه از سال ۱۷۸۱ و در كورنوال، محصولاتي براساس طراحي‌هاي او مي‌ساخت. از سال ۱۷۹۲، وي ساخت موتور براساس طرح‌هايش را شروع كرد كه البته از محفظه‌ي ميعان جداگانه شبيه به طرح‌هاي وات استفاده مي‌كرد.
توليدكنندگان موتورها به‌مرور پتنت جيمز وات را نقض كردند
برادران هارن‌بلوور صنعتگران ديگري بودند كه موتورهايي شبيه به موتور وات توليد مي‌كردند. درمجموع، توليدكنندگان متعددي با استفاده از طرح‌هاي شبيه به موتور وات، محصولاتشان را به مشتريان عرضه مي‌كردند. درنهايت، مشتريان بولتن و وات به اين نتيجه رسيدند كه الزامي براي حفظ قرارداد با آن شركت ندارند و مي‌توانند از طرح‌هاي ديگران استفاده كنند. تا سال ۱۷۹۵، پرداخت كارمزدها به‌مرور با كاهش روبه‌رو شد و درنهايت، ۲۱،۰۰۰ پوند بدهي (برابر با حدود ۲،۱۳۰،۰۰۰ پوند كنوني) به شركت بولتن و وات باقي ماند كه تنها ۲،۵۰۰ پوند پرداخت شد. اين خسارت‌ها و نقض قرارداد، وات را مجبور كرد به دادگاه شكايت كند.
دست‌نويس‌هاي جيمز وات
شكايت‌هاي وات از طرفين قرارداد و از همه مهم‌تر، ناقضان حقوق پتنت چند سال زمان و هزينه‌هاي مالي همراه داشت. البته، اغلب شكايت‌ها به‌سود او به‌پايان رسيد و جريمه‌هاي چشمگيري نيز از افراد مختلف دريافت شد. برخي از ناقضان، متخصصاني بودند كه حتي طرح‌هاي نوآور در شركت بولتن و وات ارائه كردند. به‌هرحال، با آنكه بولتن و وات نتوانستند تمام طلبشان را دريافت كنند، شكايت‌هاي آن سال‌ها درنهايت براي شركتشان مفيد بود.
اختراع‌ها و يافته‌هاي ديگر
جيمز وات كه پس از سال‌ها فعاليت‌هاي مختلف در صنعت و دانشگاه تجربه‌هاي ارزشمندي كسب كرده بود، ايده‌هايش را به‌مرور در حوزه‌هاي ديگر نيز به‌كار گرفت. او علاوه‌بر موتور بخار، چند دستگاه ديگر نيز توليد كرد كه البته، هيچ‌گاه به موفقيت اختراع اول نرسيدند. شايان ذكر است در فرايند طراحي و بهبود موتور بخار نيز، يافته‌هايي رياضياتي وات معرفي شدند كه بعدها در صنايع مختلف استفاده شدند.
طرح پيوند وات
يكي از يافته‌هاي مهم وات در فرايند بهبود ماشين بخار، به «پيوند وات» (Watt's Linkage) مشهور شد. در اين اتصال، نقطه‌ي مركزي به‌نوعي محدود مي‌شود كه فقط توانايي حركت در خطي مستقيم را داشته باشد. پيوند وات ابتدا در پتنت مخصوص ماشين بخارش معرفي شد؛ اما در سال‌هاي بعد و حتي در طراحي كنوني سيستم‌هاي تعليق وسايل نقليه، متخصصد زيادي پيدا كرد. علاوه‌بر آن پيوند، مفهومي به‌نام منحني وات نيز در رياضيات معرفي شد كه به‌نوعي از يافته‌هاي وات در طراحي سيستم‌هاي انتقال حركت موتورش استخراج شده بود.
در فرايند بهبود موتور بخار، چند مفهوم طراحي و رياضي جديد نيز كشف شد
درباره‌ي روند جيمز وات در كشف قدرت بخار، داستاني افسانه‌اي وجود دارد كه كشف او را به مشاهده در كتري در‌حال‌جوش مرتبط مي‌كند. اين داستان به اشكال گوناگوني روايت شده است. در برخي از آن‌ها، وات كودك يا نوجوان و در برخي ديگر، بالغ و بزرگ‌سال است. به‌هرحال، اكنون مي‌دانيم وات ماشين بخار را اختراع نكرد و تنها نسخه‌ي موجود را بهبود بخشيد. اختمال قوي آن است كه پسرش، يعني جيمز وات جونيور، اين داستان را به‌خاطر آسان‌بودن دركش براي كودكان و نوجوانان شكل داده باشد. البته، اگرچه اصل داستان غيرواقعي به‌انديشه متخصصين مي‌رسد، وات در تجربيات آزمايشگاهي‌اش براي ساخت بخار و آزمايش قدرت آن، قطعا از كتري به‌عنوان مخزن جوش استفاده كرده است.
نقشه‌ي ماشين بخار وات
دستگاه كپي
پيش از سال ۱۷۸۰، هيچ روش مناسبي براي كپي‌كردن اسنادي همچون نامه‌ها يا نقاشي‌ها وجود نداشت. يكي از روش‌هاي مرسوم در آن زمان، طرحي مكانيكي بود كه از چند قلم متصل به‌هم استفاده مي‌كرد. وات ابتدا سعي كرد اين روش را بهبود ببخشد؛ اما پس از مدتي، به‌‌دليل اشكالات و پيچيدگي‌هاي متعدد آن را كنار گذاشت.
وات پس از ناكامي در پيشرفت طرح موجود براي كپي، انتقال فيزيكي جوهر از روي سند اصلي به پشت سند كپي را امتحان كرد. او برگه‌ي كپي را با استفاده از حلّال مرطوب مي‌كرد و آن را روي سند اصلي فشار مي‌داد. كاغذ دوم بسيار نازك انتخاب مي‌شد تا طرح اصلي از پشت آن ديده شود؛ بنابراين، بتوان طرح را كپي كرد.
وات توسعه‌ي روش جديد كپي خود را در سال ۱۷۷۹ شروع كرد و آزمايش‌هاي تجربي متعددي براي كشف فرمول بهينه‌ي جوهر، انتخاب كاغذ نازك مناسب، كشف بهترين روش براي مرطوب‌كردن كاغذ نازك و ساخت پرسي براي ايجاد فشار بهينه روي كاغذها انجام داد. اجراي تمام اين موارد، نيازمند آزمايش‌هاي متعدد بود؛ اما وات موفق شد يك سال پس از شروع كار، پتنتي براي روش جديدش ثبت كند.
دستگاه كپي پرتابل
ساخت دستگاه طبق پتنت جديد، نيازمند جذب سرمايه بود كه وات با عقد قرارداد همكاري مجدد با بولتن، آن را تأمين كرد. ديگر همكار آن‌ها جيمز كِر (James Keir) بود كه مديريت كسب‌وكار جديد را برعهده گرفت. شركت توليد دستگاه‌هاي كپي با نام James Watt and Co ثبت شد. بهبود طرح دستگاه كپي براي ساخت ماشيني متخصصدي، به زمان و هزينه‌هاي بيشتري احتياج داشت. سرانجام در سال ۱۷۹۴، وات و بولتن سهم خود را از شركت به پسرانشان واگذار كردند و به‌نوعي از ادامه‌ي روند پيشرفت خارج شدند. دستگاه آن‌ها به موفقيت تجاري مناسبي رسيد و حتي تا قرن بيستم، در بسياري از دفتر‌ها و شركت‌ها به‌كار گرفته شد.
آزمايش‌هاي شيمي
جيمز وات از كودكي به شيمي علاقه داشت. در سال ۱۷۸۶ و در سفري به پاريس، آزمايشي از كلود لويي برتوله را مشاهده كرد كه با استفاده از اسيد هيدروكلريك و منگنز دي‌اكسيد، كلر توليد مي‌كرد. او قبلا به اين نتيجه رسيده بود كه محلولي آبي از كلر، توانايي سفيدكنندگي پارچه را دارد. او يافته‌هاي خود را منتشر كرده بود كه توجه بسياري از رقباي علمي را به‌خود جلب كرد.
آن‌هايي كه وات را مخترع تجربي مي‌دانند، شناخت دقيقي از شخصيت و دانش او ندارند
پس از بازگشت به بريتانيا، جيمز وات آزمايش‌هايي براي طرح‌هايي به‌منظور تجاري‌سازي فرايند ساخت كلر شروع كرد. او به اين نتيجه رسيد كه تركيب‌كردن نمك و منگنز دي‌اكسيد و اسيد سولفوريك، به ساخت كلر منجر مي‌شود. وات اعتقاد داشت اين روش ارزان‌تر از راهكارهاي ديگر است. او پس از ساخت كلر، آن را با محلول قليايي ديگري تركيب كرد و توانست سفيدكنندهي مناسبي براي پارچه بسازد. او روش خود را فقط با پدر همسرش، يعني جيمز مك‌گرگور، در ميان گذاشت كه يكي از فعالان همين صنعت در گلاسكو بود.
طرح وات براي ماشين توليد گاز
وات با همكاري مك‌گرگور و آني، همسر خودش، مقياس‌دهي فرايند توليد كلر را آغاز كرد. كارهاي آن‌ها از مارس۱۷۸۸ شروع شد و مك‌گرگور با استفاده از آن، پيشرفت‌هاي سريعي در كسب‌وكارش به‌دست آورد. برتوله در همان سال‌ها فرايند شيميايي نمك و اسيد سولفوريك را كشف و نتايج تحقيقات خود را براي استفاده‌ي عموم منتشر كرد. پس‌از‌آن، بسياري از فعالان صنعت شروع به استفاده و بهبود فرايندهاي شيميايي كردند و به‌مرور، اشكالات آن نيز رفع شد.
پس از عمومي‌شدن يافته‌هاي علمي توليد سفيدكنندهي پارچه، رقباي وات به‌سرعت جايش را در صنعت مذكور گرفتند. پس از مدتي، او به‌نوعي از رقابت خارج شد و درنهايت در سال ۱۷۹۹، چارلز تنانت روشي براي توليد پودرهاي سفيدكنندهي لباس معرفي كرد كه به موفقيت‌هاي تجاري زيادي رسيد.
يكي ديگر از پروژه‌هاي شيميايي كه وات با آن درگير بود، طبق درخواست توماس بدوس شروع شد كه هدفش، ساخت ماشيني براي توليد و پاك‌سازي و ذخيره‌سازي گازهاي موردنياز مؤسسه‌ي تحقيقات نيوماتيك در بريستول بود كه البته به موفقيت آن‌چناني نرسيد.
نمونه‌اي از موتور بخار وات كه پس از مرگش ساخته شد (دانشگاه UPM مادريد)
نقش مهم در انقلاب صنعتي
جيمز وات از درك علوم انديشه متخصصيني و توانايي تبديل آن به محصولات متخصصدي برخوردار بود. همفري ديوي درباره‌ي او مي‌گويد:
آن‌هايي كه جيمز وات را فقط به‌عنوان مكانيك تجربي مي‌شناسند، هيچ شناختي از شخصيت او ندارند. او فيلسوف علوم طبيعي و شيمي شناخته مي‌شود. اختراع‌هاي وات نشان‌دهنده‌ي اطلاعات و مهارت فراوان او از علوم فوق است. به‌علاوه، اختراع‌ها نمادي از نبوغ فراوان وي در تبديل دانش و ايده‌ها به محصولاتي متخصصدي هستند.
اكثر پيش‌گامان انقلاب صنعتي جيمز وات را تحسين كردند. او يكي از اعضاي مهم و تأثيرگذار «انجمن قمري بيرمنگام» بود. او علاقه‌ي شديدي به گسترش مرزهاي علمي و تحقيقاتي‌اش داشت. به‌علاوه، وات ارتباطي سازنده و طولاني‌مدت نيز با دوستان و آشنايان خود داشت و به‌عنوان شخصي محبوب در ميان آن‌ها شناخته مي‌شد.
موتور بخار وات ساخته‌شده در سال ۱۸۴۸ در فرايبورگ آلمان
كارخانه‌ي سوهو كه به بولتن و وات تعلق داشت، نقش مهمي در انقلاب صنعتي ايفا كرد
كارخانه‌ي ريخته‌گري سوهو (Soho) نقش مهمي در پيشبرد اهداف توليدي وات و شريكش ايفا كرد كه بعدها، به يكي از بازيگران اصلي انقلاب صنعتي تبديل شد. در ابتدا، آن‌ها فقط طرح‌هاي دستگاه‌ها را آماده مي‌كردند و هيچ‌يك از قطعات را توليد نمي‌كردند. در آن زمان، وات در منزلش كار مي‌كرد و بولتن بيشتر در كارخانه‌ي سوهو بود. پس از مدتي، آن‌ها به‌مرور ساخت قطعات مختلف موتور بخار را شروع و در سال ۱۷۹۵، زميني در نزديكي كارخانه‌ي قبلي خريدند. در سال ۱۷۹۶، كارخانه‌ي سوهو سرانجام تأسيس شد و پسران وات، يعني گرگوري و جيمز جونيور، اكثر كارهاي مديريتي آن را برعهده داشتند. آن كارخانه به‌قدري پيشرفت كرد كه در سال ۱۸۰۰ و بازنشستگي وات، حدود ۴۱ موتور توليد كرده بود.
سال‌هاي پاياني و مرگ
يكي از ويژگي‌هاي مهم و جالب‌توجه شخصيت وات تلاش‌هاي او براي هرچه‌بيشتر متخصصدي‌كردن تحقيقات و مطالعات است. در زمان كار در كارنوال، او نامه‌هاي متعددي به‌صورت هفتگي براي شريكش بولتن مي‌فرستاد و گزارش كاملي نيز از پيشرفت روندهاي كاري مي‌داد. وات ترجيج مي‌داد يافته‌هايش را هرچه‌بيشتر مستند و پتنت‌هايي براي آن‌ها ثبت كند. مهارت او در نقشه‌كشي و اجراي ايده‌ها، در ثبت‌كردن آن‌ها بسيار مفيد بود.
موتور بخار وات ساخته‌شده در سال ۱۸۱۷ در بيرمنگام انگلستان
وات برخلاف مهارت فراوان در علم و اختراع، تاجر موفقي نبود؛ به‌ويژه درزمينه‌ي قراردادها و فرايندهاي تجاري. مخترع ماشين بخار وات براي اهداي امتياز توليد محصولش به‌سختي با ديگران به‌توافق مي‌رسيد. او يك‌بار گفته بود ترجيح مي‌دهد با لوله‌ي توپ جنگي پر روبه‌رو شود تا بخواهد براي رسيدن به توافق در قرارداد تلاش كند. در اكثر سال‌هاي زندگي، وات نگران مسائل مالي بود. روند سلامت او نيز اكثرا نامناسب بود و انواع بيماري‌ها را تجربه مي‌كرد.
وات با وجود استعداد فراوان و خلاقيت، در تجارت افتضاح بود
در سال ۱۸۰۰، جيمز وات از فعاليت‌هاي تحقيقاتي و كاري بازنشسته شد. در همان سال، حق پتنت و شراكت او نيز با بولتن پايان يافت و به پسران آن‌ها رسيد. ويليام مورداك، يكي از مهندسان قديمي شركت بولتن و وات، پس از بازنشستگي آن دو اسطوره، به بازيگري جدي در شركت تبديل شد.
وات پس از بازنشستگي از شركت، در منزلش كارگاهي كوچك تأسيس كرد و مشغول اختراع‌هاي متعدد شد. او دستگاهي براي كپي مجسمه و مدال نيز توليد كرد كه البته پتنتي برايش ثبت نشد. اولين مجسمه‌ي او نمايي از دوستش، يعني آدام اسميث بود. در سال‌هاي پاياني عمر، وات علاقه‌ي خود به صنعت ساخت‌وساز را نيز حفظ كرد و در پروژه‌هاي متعدد، به‌عنوان مشاور مشغول به‌كار بود.
پدر انقلاب صنعتي اول در سال‌هاي پاياني زندگي، در اروپا همراه‌با همسرش، آني سفر مي‌كرد. او خانه‌اي نيز در ولز خريد و بازسازي كرد. در ۲۵اوت۱۸۱۹، جيمز وات در خانه‌اش در هث‌فيلد از دنيا رفت و در حياط كليساي سنت‌مري هندزورث به‌خاك سپرده شد.
مجسمه‌ي جيمز وات اثر فرانسيس لگات چنتري
جايزه‌ها و افتخارها و يادگارها
وات در زمان حياتش، جايزه‌ها و افتخارهاي متعددي از مؤسسه‌هاي معتبر جهاني دريافت كرد. در سال ۱۷۸۴، او عضو آكادمي سلطنتي علوم ادينبرگ و نيز عضوي از انجمن فلسفه‌ي تجربي باتاوين شد. همچنين در سال ۱۷۸۹، عضو انجمن مهندسان ساخت‌وساز اسميث‌سونين شد. در سال ۱۸۰۶، دكتري افتخاري حقوق از دانشگاه گلاسكو به او اهدا شد. در سال ۱۸۱۴، آكادمي علوم فرانسه نيز وات را به‌عنوان يكي از اعضاي خارجي‌اش پذيرفت.
يكي از يادگارهاي مهمي كه به‌نام جيمز وات ثبت شد، واحد توان در سيستم استاندارد يكاها (SI) است. اين افتخار به‌خاطر نقش مهم اين مخترع اسكاتلندي در توسعه‌ي موتور بخار به او اهدا شد. از ديگر افتخارهاي او نيز مي‌توان به چاپ تصويرش به‌همراه بولتن روي اسكناس ۵۰ پوندي در سال ۲۰۰۹ اشاره كرد.
كارگاهي كه جيمز وات در سال‌هاي پاياني عمر در آن تحقيق و كار مي‌كرد، تا سال ۱۸۵۳ دست‌نخورده باقي ماند تا اينكه نويسنده‌ي بيوگرافي‌اش، يعني جي. پي. مورهد، به آن پاي گذاشت. از آن زمان به‌بعد، بازديدهاي متعددي از آن كارگاه شد؛ اما جزئيات آن دست‌نخورده باقي ماند. در سال ۱۹۲۴، خانه‌ي وات تخريب و قطعات و تجهيزات اتاقش نيز به موزه‌ي علوم لندن اهدا شد.
محل حدودي تولد جيمز وات در گريناك، ميزبان مجسمه‌اي از او شد. به‌علاوه، خيابان‌ها و مكان‌هاي متعددي به‌نام او در آن منطقه ثبت شده‌اند. يكي از مكان‌هاي مهم، جزوه رايگانخانه‌ي علمي جيمز وات بود كه ابتدا خودش با اهداي جزوه رايگان تأسيسش كرد و در سال‌هاي بعد، بخشي از مؤسسه‌ي علمي او به‌نام كالج جيمز وات (James Watt College) شد.
هم انديشي ها