James Watt: Biografia, invenções e contribuições

James Watt (1736-1819) foi um renomado engenheiro e inventor escocês cujas melhorias no motor a vapor foram essenciais para sua expansão e, consequentemente, possibilitaram a Primeira Revolução Industrial , o que implicou grandes mudanças na sociedade do momento.

Ao falar sobre esse inventor, a história de um Watt fascinado é frequentemente contada quando ele vê um caldeirão fervendo; especificamente, observando a força que o vapor exercia sobre a tampa. As versões variam: em alguns Watt ele é jovem e em outros é mais velho. O objeto observado também muda de dono, sendo atribuído à mãe e outras vezes à tia.

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O certo é que essa história simples simboliza o fascínio que levou James Watt a se tornar um dos homens mais influentes de seu tempo.

Em sua homenagem, existem vários lugares com o nome dele. Entre estes estão a Biblioteca Watt, localizada em Greenock; Universidade James Watt, também localizada em sua cidade natal; Universidade Heriot-Watt, com sede em Edimburgo; e algumas faculdades de ciências em todo o Reino Unido.

Biografia

James Watt nasceu em 19 de janeiro de 1736 na cidade escocesa de Greenock, na Escócia. Filho de um bem-sucedido comerciante e fabricante de navios, Watts era uma criança cuja saúde era muito frágil.

No ensino fundamental, ele aprendeu apenas geometria, latim e grego, pois foi educado em casa por seus pais. Foi lá que sua mãe o ensinou a escrever e ler, bem como onde ele conheceu a aritmética.

Watt passou a maior parte do tempo na oficina de seu pai. Lá ele tinha ferramentas e uma forja, com as quais aprendeu a melhorar e fortalecer os barcos de seu pai. Foi ele quem ensinou James a fazer instrumentos e artefatos de madeira e metal.

O jovem Watt logo aprendeu a profissão de carpintaria com um jogo que seu pai lhe deu: com este, ele desfez, modificou seus brinquedos e os transformou em coisas novas.

A mãe de James morreu quando ele tinha apenas dezessete anos; Pouco tempo depois, os negócios de seu pai declinaram rapidamente. Esses eventos motivaram James a procurar melhores oportunidades em novos lugares.

Em 1755, Watt se estabeleceu em Londres, capital da Inglaterra, para praticar como aprendiz em uma oficina de instrumentos matemáticos. Naquela época, ele aprendeu a fazer instrumentos relacionados à navegação. O jovem Watt decidiu voltar para a Escócia um ano depois, visto que viu em Londres um ambiente desconfortável e desagradável.

Retorno a Glasgow

James Watt queria se estabelecer em Glasgow, a capital escocesa, como fabricante de instrumentos. No entanto, o Glasgow Blacksmith Guild o impediu de negociar seus instrumentos. Os ferreiros argumentaram que ela deveria ser aprendiz por um período mínimo de sete anos antes de trocar suas ferramentas.

Esse incidente levou Watt à Universidade de Glasgow em 1756. Sua primeira tarefa foi consertar um carregamento de instrumentos astronômicos pertencentes a Alexander Macfarlane, um comerciante escocês com sede na Jamaica. Parte desses artefatos foi então instalada no observatório da referida casa de estudos.

Foi na Universidade de Glasgow onde Watt conheceu um grande número de cientistas. Entre eles, Joseph Black, pai da química moderna e do estudo do calor, com quem estabeleceu uma relação fundamental para o desenvolvimento do motor a vapor.

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Em 1759, Watt conheceu James Craig, arquiteto e empresário. Os dois formaram um relacionamento comercial: por seis anos, a Watt fabricou quadrantes, microscópios e outros instrumentos ópticos em uma pequena oficina em Trongate.

Em 1763, tornou-se acionista da cerâmica de Delftfield Pottery Co.. Watt também trabalhou como engenheiro civil, conduzindo várias inspeções e construindo os canais Forth, Clyde e Caledonian.

Watt se casou com sua prima Margaret Miller em 1764, com quem teve cinco filhos. Destes, apenas dois viveram até a idade adulta: James Jr. e Margaret. Oito anos depois, Watt ficou viúvo.

Boulton & Watt: início de uma revolução

Watt passou os anos seguintes de sua vida melhorando o design do motor a vapor antes de se mudar para Birmingham em 1774.

Lá, ele se uniu a Matthew Boulton, magnata industrial e proprietário da fundição do Soho. Sendo um homem suspeito, Watt não era habilidoso em negócios. No entanto, sua amizade com Boulton permitiu que ele divulgasse sua máquina e se enriquecesse.

Um ano depois, a fundição recebeu dois pedidos para construir o motor a vapor Watt. Em 1776 as máquinas foram instaladas; seu sucesso se espalhou e a fundição continuou a receber ordens de fabricação. Em 1777, Watt casou-se com Ann MacGregor, filha de um fabricante de tintas; Gregory, Janet e Ann nasceram deste segundo casamento.

A parceria com Boulton levou Watt a melhorar seu motor a vapor para torná-lo cinco vezes mais eficiente que o da Newcomen. Logo sua invenção foi usada em minas, fábricas, moinhos, fundições e texturas. A partir deste momento, a Revolução Industrial começa a tomar forma e expandir-se por todo o mundo.

Últimos anos

As melhorias no motor a vapor fizeram de James Watt um homem rico: ele conseguiu se aposentar em 1800, comprar casas de campo na Escócia, viajar com sua esposa para a França e a Alemanha e participar de sociedades dedicadas à ciência e às artes.

As contribuições de Watt foram amplamente reconhecidas durante sua vida: ele era membro da Royal Society de Londres e também em Edimburgo. A Universidade de Glasgow concedeu a ele o título de doutor em Direito em 1806, a Academia Francesa de Ciências o nomeou parceiro em 1814 e ele também recebeu o título de barão, mas Watt o rejeitou.

A invenção ocupou um lugar central na vida de James Watt. Depois de se aposentar, ele inventou novos instrumentos em uma pequena oficina até sua morte, em 19 de agosto de 1819. Suas contribuições permitiram que a Grã-Bretanha se tornasse a primeira sociedade industrializada do mundo.

Invenções

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Um motor a vapor do tipo Watt, construído pela empresa David Napier & Son Limited (Londres) em 1859. Foi um dos primeiros motores a vapor instalados na Espanha. Nicolás Pérez [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) ou CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)], via Wikimedia Commons

De seu relacionamento com James Craig, Watt estava interessado no projeto de motores a vapor e não foi até 1763 quando ele teve a oportunidade de estudá-los: o professor de filosofia natural John Anderson contratou Watt para reparar um motor a vapor projetado por Thomas Newcomen em 1711.

A Watt conseguiu consertar a máquina, mas sempre foi danificada após uso prolongado. Foram necessários vários testes à Watt para descobrir que o erro fundamental da máquina Newcomen era seu design e não seus componentes.

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Falha na máquina

A máquina Newcomen teve o seguinte erro: o vapor foi condensado no mesmo cilindro em que também teve que se expandir para mover o pistão. Watt estimou que o desperdício de energia era de 80% para cada ciclo, pois era preciso esperar muito tempo para o vapor reaquecer para empurrar o pistão.

Dois anos depois, Glasgow encontrou a solução para o problema enquanto caminhava pelo Glasgow Green Park: um cilindro separado que servia como condensador. Isso economizaria mais combustível e melhoraria a eficiência do motor a vapor.

A solução de Watt permitiu ao pistão manter o calor, enquanto o vapor condensava em um cilindro diferente; Este condensador evitou as grandes quantidades de calor perdidas aquecendo e resfriando repetidamente o pistão. Watt foi capaz de fabricar o primeiro modelo totalmente funcional em 1765.

Durante esse período, um de seus maiores financiadores foi Joseph Black. Ele também o apresentou a John Roebuck, responsável pela famosa Fundição Carron. Roebuck e Watt trabalharam juntos por quatro anos, até que problemas financeiros obrigaram Roebuck a paralisar a fundição em 1773.

Pouco tempo depois, Watt conheceu Matthew Boulton e o relacionamento comercial que eles estabeleceram lhe permitiu dedicar-se completamente à sua invenção. Na fábrica de Boulton, ele conseguiu fazer várias versões de seu motor a vapor.

Tempo de melhoria

As máquinas de watt eram amplamente utilizadas e sua fama se expandia por todo o Reino Unido. No entanto, os maiores avanços no motor a vapor foram feitos entre 1781 e 1788. As modificações feitas por Watt permitiram à máquina usar o vapor com mais eficiência

Entre as melhorias realizadas estão o uso de um pistão de dupla ação, a substituição da conexão entre a corrente e o cilindro por três hastes rígidas e a criação de outro dispositivo mecânico que modificou o movimento recíproco (para cima e para baixo) do cilindro a um deslocamento circular, com possibilidades de regular a velocidade.

Essa nova máquina substituiu o uso do animal como força; portanto, Watt decidiu que sua máquina deveria ser medida em termos de quantos cavalos foram substituídos.

O cientista escocês concluiu que o valor de “uma potência” é equivalente à energia necessária para elevar verticalmente um peso de 75 kg de força à velocidade de 1 m / s. Essa medida ainda é usada hoje.

Experimentos químicos

Desde tenra idade, Watt ficou fascinado pela química. No final de 1786, o inventor escocês estava em Paris quando testemunhou um experimento do conde e químico francês Berthollet. O experimento mostrou a criação de cloro através da reação do ácido clorídrico com dióxido de manganês.

Berthollet descobriu que uma solução aquosa composta de cloro era capaz de branquear tecidos. Ele logo publicou sua descoberta, que atraiu a atenção de potenciais rivais.

Ao retornar à Grã-Bretanha, Watt começou a experimentar seguindo as descobertas de Berthollet, na esperança de encontrar um processo que fosse economicamente rentável.

Watt descobriu que a mistura de sal, dióxido de manganês e ácido sulfúrico era capaz de produzir cloro. Ele então passou o cloro para uma solução alcalina e obteve um líquido turvo capaz de branquear os tecidos.

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Ele logo comunicou suas descobertas a sua esposa Ann e James MacGregor, seu sogro, que era um fabricante de corantes. Sendo uma pessoa muito reservada com seu trabalho, Watt não revelou sua descoberta a mais ninguém.

Juntamente com MacGregor e sua esposa, Watt começou a ampliar o processo. Em 1788, Watt e seu sogro conseguiram branquear 1.500 metros de tecido.

A descoberta de Berthollet

Paralelamente, Berthollet descobriu o mesmo processo de sal e ácido sulfúrico. Ao contrário de Watt, o conde Berthollet decidiu transformá-lo em conhecimento público, revelando sua descoberta.

Logo muitos cientistas começaram a experimentar o processo. Ao se tornar uma competição tão acelerada, James Watt decidiu abandonar seus esforços no campo da química. Mais de dez anos depois, em 1799, Charles Tennant patenteou um novo processo para produzir um pó clareador cujo sucesso comercial era retumbante.

Outras invenções

Watt continuou a criar novos artefatos após se aposentar dos negócios. Uma delas era uma impressora especial para copiar cartas. Isso evitou a tarefa de escrever uma carta várias vezes, o que era comum a um empresário.

A impressora de Watt trabalhou escrevendo a carta original com uma tinta específica; depois, as cópias foram feitas colocando uma folha de papel na carta escrita e pressionando as duas juntas. Ele também construiu máquinas para reproduzir bustos e esculturas.

Contribuições

As contribuições que Watt fez para o campo da ciência transformaram o panorama mundial ao iniciar a Primeira Revolução Industrial. Graças à máquina a vapor, houve grandes transformações econômicas e sociais; a produtividade das fábricas aumentou consideravelmente graças ao motor a vapor projetado pela Watt.

Devido às suas contribuições para a ciência, o sistema internacional de unidades batizou o nome watt – ou watt – na unidade de potência equivalente a um joule em funcionamento por segundo.

O impacto gerado pela máquina Watt no mundo levou os cientistas a considerar uma nova era geológica: o Antropoceno. O ano de 1784, no qual Watt incorporou as melhorias mais importantes em sua máquina, serve como ponto de partida para esta era definida pela alteração dos seres humanos na superfície da Terra, na atmosfera e nos oceanos.

Referências

  1. Boldrin, M. e Levine, M. “James Watt: Monopolista” (janeiro de 2009) no Instituto Mises. Retirado em 13 de setembro de 2018 do Instituto Mises: mises.org
  2. “James Watt” (2010) em Scottland não descoberto. Retirado em 13 de setembro de 2018 de Undiscovered Scotland: undiscoveredscotland.co.uk
  3. “James Watt” (2009) na BBC. Retirado em 13 de setembro de 2018 da BBC History: bbc.co.uk
  4. Pettinger, Tejvan. “Biografia de James Watt” (2010) em Biografia Online. Retirado em 13 de setembro de 2018 de Biography Online: biographyonline.net
  5. Kingsford, P. “James Watt” (2018) na Britannica. Retirado em 13 de setembro de 2018 da Encyclopedia Britannica: britannica.com
  6. Sproule, Anna. “James Watt: Mestre do Motor a Vapor” (2001) na BlackBirch Press. Retirado em 13 de setembro de 2018 de Encyclopedia of World Biography: notablebiographies.com
  7. “James Watt” (2013) na Universidade de Glasgow Story. Retirado em 13 de setembro de 2018 da Universidade de Glasgow: universitystory.gla.ac.uk

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