James Watt
James Watt
Lebenslauf James Watt wurde am 19./30. Januar 1736 geboren und starb am 19. August 1819. Er war ein schottischer Erfinder, und seine berühmteste Erfindung bestand darin, die Dampfmaschine zu verbessern, indem der Kondensationsprozess vom Zylinder in einen separaten Konzentrator verlagert wurde. Watt sah die von ihm entworfene Verbindung, das Watt-Parallelogramm, als seine größte Erfindung an. Die Familie war nicht reich, sondern intellektuell. Da James Watt in seiner Kindheit wiederholt an Krankheiten litt, wurde er oft zu Hause von seinen Eltern ausgebildet. Schon als Kind interessierte sich der zukünftige Erfinder sehr für die Natur sowie für die Struktur und Funktionalität alltäglicher Gegenstände und Geräte und soll eine große Vorstellungskraft haben. James Watt hatte ursprünglich vor, Medizin zu studieren. Seine Familie konnte ihm diesen Wunsch jedoch nicht erfüllen, da es keine finanziellen Mittel für die Universitätsausbildung gab. Deshalb suchte James Watt zunächst eine Lehre in Glasgow, Er konnte jedoch keinen geeigneten Job finden und zog nach London. Dort begann er eine Lehre als Mechaniker und Instrumentenbauer, aber das langweilte ihn. Deshalb brach er zwei Jahre später vorzeitig ab und hinderte ihn später daran, seine eigene Werkstatt zu eröffnen, als er nach Glasgow zurückkehrte. 1775 bekam er einen Job als Handwerker an der Glasgow University. Dort arbeitete er in einem kleinen Labor, das ihm auf dem Universitätsgelände zugewiesen war, und stellte verschiedene Werkzeuge und Objekte her, wie beispielsweise den Kompass, der von wissenschaftlichen Mitarbeitern verwendet wurde.
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Seine Verbesserung der Dampfmaschine und was er damit erreicht hat
James Watt wird oft fälschlicherweise die Erfindung der Dampfmaschine zugeschrieben. Allerdings hat er nur die Dampfmaschine verbessert. Er verbesserte nämlich den Wirkungsgrad der Newcom'schen Dampfmaschine erheblich, indem er ab 1769 einerseits den Abkühlvorgang aus dem Zylinder heraus in einen separaten Kondensator verlagerte, andererseits den Kolben abwechselnd von der einen und der anderen Seite mit Dampf beschickte - und auf der jeweils gegenüberliegenden Seite den Auslass zum Kondensator öffnete. Vorher wurde wurde sehr viel Wasserdampf verschwendet, um die Zylinder Wandung nach jedem Zyklus wieder aufzuheizen. Er baute den Kondensator ein, um den Aufheizungs und Abkühlungsprozess zu vermeiden.
Im Mai 1765 kam James Watt außerdem noch auf eine entscheidende Idee: Wenn bei Dampfeintritt ein heißer, bei der Kondensation jedoch ein möglichst kalter Zylinder notwendig ist, gibt es nur eine Lösung: man muss neben den Zylinder, in dem der Kolben läuft und der immer heiß bleiben soll, einen zweiten Zylinder setzen. Es ist ein ständig kaltes Gefäß, der Kondensator. In diesen stürzt der Dampf als eine elastische Flüssigkeit hinein, sobald ihm der Weg freigegeben wird, und verdichtet sich. Ein zweiter wichtiger Schritt war es, den Zylinder abzuschließen, damit die kalte Luft eindringen konnte. Überdies wurde eine Luftpumpe angebracht, um Luft und warmes Kondenswasser aus dem Kondensator zu entfernen. Dadurch sparte die Dampfmaschinen von James Watt drei Viertel des Brennstoffs. Außerdem führte James Watt eine so genannte "Steam Jaket" ein. Im deutschen wird diese Erfindung "Dampf Doppelmantel" genannt. Diese verringert den Wärmeverlust des Zylinders, indem der Zylinder von Dampf umflossen wird. Durch das optimieren der Dampfmaschine, erreichte Watt, dass In England, zu dieser Zeit etwa 60% der Rohstoffe gespart wurden.
Watt-Mechanismus
Der Watt Mechanismus besteht aus Wattgeständen und Wattparalelogrammen . Der Wattmechanismus ist ein Koppelgetriebe. Wattgestände sind Maschielemente , die rotatorische Schwenkbewegungen in gradlinige
Bewegungen umwandeln. Das Watt-Parallelogramm dokumentiert und skaliert die Bewegungen des Wattgeständes.Das Wattgestände und das Watt-Parallelogramm sind einzelne Mechanismen, die auch unabhängig von einander genutzt werden können. Der Watt-Mechanismus wird zu Beispiel als Achsenkonzept bei Autos genutzt. Ein anderer Name für den Watt-Mechanismus ist die Wattische Bewegung. Das Inversor von Peaucellier und das Tschebyschow-Parallelogramm sind dem Watt-Mechanismus sehr ähnlich.
Einfluss der Erfindungen von James Watt in der Gegenwart
Watts Maschinen wurden nicht nur zu den Motoren der Industrialisierung und der Technik. Noch heute sind die Nachfahren der Dampfmaschine nicht wegzudenken, denn in fast jedem Kraftwerk wird die Energie des Dampfes genutzt. Über Turbinen und Generatoren findet so die Erzeugung von Strom statt. Ganze 80% der weltweiterzeugten Elektrizität wird in unserer Zeit durch Dampfkraft erzeugt. Lediglich die Form und das Aussehen hat sich im Laufe der Zeit verändert: anstelle der Kolben, die in der Dampfmaschine arbeiteten, werden heute riesige Dampfturbinen verwendet, um die Energie des Wasserdampfes in Bewegung umzusetzen. In Kraftwerken wird die Energie von Kohle, Sonnenlicht, Wind, etc. zur Erzeugung von Dampf genutzt, der wiederum für den Antrieb der Turbinen genutzt wird. Diese großen Turbinen geraten in Bewegung, und erzeugen auf diese Weise Strom. Eine der bekanntesten Dampfturbinen, die für ein britisches Kernkraftwerk gebaut wurde, erhielt bei ihrer Taufe den Namen „Arabelle“. Sie ist länger als ein Airbus 380.
Auch die von James Watt erfundene eiserne Presse, die „Wattsche Presse“ genannt, war eines der ersten Vervielfältigungssysteme, wodurch das handschriftliche Abschreiben nicht mehr nötig war. Und in unserer Zeit ist der Nachfahre, unsere heutigen Kopiergeräte, nicht mehr wegzudenken.
Ob im Physikunterricht in der Schule, an Universitäten, in den Bereichen der Technik, um nur einige Beispiele zu nennen, ist James Watt immer wieder präsent. Denn Watt ist es gewesen, der die Maßeinheit für die Leistung, auch für nicht-Physik-interessierten Menschen, verständlich machen wollte. Er führte die Einheit der Pferdestärke, kurz PS, ein, um die Kraft einer Maschine und deren Leistung zu verdeutlichen. 150 Jahre später benannte man diese Einheit in Watt, zu seinen Ehren um.
