James Watt Kimdir? Hayatı ve Buluşları

Tarihe ilgi duyuyorsanız Sanayi Devrimi ya da bir diğer adıyla Endüstri Devrimi’nin tarihin gidişatına ve insan medeniyetine etkileri hakkında bilgiye sahipsinizdir. 

1760’da Büyük Britanya’da başlayan ve 1800’lü yılların ortalarına kadar Kıta Avrupası’ndan Amerika Birleşik Devleri’ne kadar yayılan bu dönemde elle üretim yerini makinelere bırakırken su ve buhar gücünün kullanımı kilit rol oynamıştır. İşte tam da bu noktada Sanayi Devrimi’nin gerçekleşmesini mümkün hale getiren isimlerden biri olan James Watt’dan söz edebiliriz. Genel bir yanlış olarak ilk buharlı makinenin mucidi gibi ifadelerle tanınan James Watt, aslında ilk bulan kişi olmasa da mevcut olan çözümü verimli ve yaygın olarak kullanılabilir hale getiren isimdir.

Geliştirdiği buharlı motorlar ile sanayi devriminin ilk adımını oluşturan James Watt’ın hayatına ve çalışmalarına gelin yakından göz atalım.

James Watt’ın Hayatı

James Watt, İskoçya’nın Greenock kasabasında gemi imalatı ile uğraşan bir baba ve zengin bir aileden gelen annenin oğlu olarak 19 Ocak 1736’da dünyaya gelmiştir. Narin bir yapıya sahip olan James Watt’ın çocukluğu hastalıklarla mücadele ederek geçmiştir. Bu hassaslığı nedeniyle eğitiminin ilk kısmı annesi tarafından evde sağlanırken marangozluk ve gemi inşası ile uğraşan babasının yanında zanaat edinmeyle geçmiştir. Babasının gemi üretimi işinde kendini oldukça geliştiren James Watt, gemilerde kullanılan birçok aletin üretimi konusunda uzmanlaşmıştır. Annesinin vefatı ve babasının işlerinin kötüye gitmesiyle birlikte hayatı yeni safhaya geçen James Watt, 17-18 yaşlarına geldiğinde matematiksel araç gereç üretimi ile ilgilenmeye karar vermiştir. 1755’de bu amaçla Londra’ya gitmiş ve sağlığı onu zorlasa da ustalardan gerekli eğitimi almayı başararak işi öğrenmiştir.

1757’de geri dönerek Glasgow Üniversitesi bünyesinde matematik aletleri üretimi ve onarımı üzerine kendi işini kurmuştur. Üniversitenin aletlerinin onarımından sorumlu olan James Watt, burada bilim insanlarıyla arkadaşlık kurma şansı yakalamıştır.1763 yılında üniversite, oluşturdukları Newcomen buhar makinesinin onarımında James Watt’dan yardım istemiştir. Odağını buhar makinelerine çeviren James Watt, bu makineleri daha iyi hale getirmenin yolunu bulmuştur. Çalışmaları sırasında İngiliz doktor, kimyager ve mucit John Roebuck ile tanışmış ve projelerini hayata geçirmek için finansman elde etmiştir. Aralarındaki ortaklık, üçte ikisi Roebuck’a ait olacak şekilde düzenlenmiş olsa da James Watt bunu makinesini hayata geçirmek için fırsat olarak görmüş ancak hayata geçirmesi 11 yılını almıştır.

James Watt’ın hayatının bir diğer dönüm noktası da ortağı Roebuck’ın 1772 yılında iflas etmesi olmuştur. Roebuck patent üzerindeki haklarını İngiliz iş adamı ve mühendis olan Matthew Boulton’a devretmiştir. Boultun mucit ve vizyoner yönüyle, James Watt’ın icadını hayata geçirmesinin önündeki eksiklikleri tamamlamıştır. İkili yıllar boyu süren bir dostluk kurarken kendilerine gelecek nesiller boyunca hatırlanacak bir ün ve rahat bir emeklilik yaşatacak servet elde etmiştir. 

Boulton’ın desteği ile mali açıdan güçlenen James Watt, 1776’da iki adet çalışan buhar motoru inşa etmiştir. Sonraki yıllarda sağladığı verimlilik artışı ile madenlerde tercih edilen buhar motorunu, Boulton’ın ticari zekası sayesinde ileri geri hareketin yerine dairesel hareket gerçekleştiren hale getirmiştir. Böylelikle Watt’ın buhar motorları madenlerin dışında mısır, malt ve pamuk fabrikalarında da kullanılır hale gelmiştir.

Tüm bunlarla yetinmeyen Watt, takip eden yıllarda buhar motoruna, motorun hızının otomatik kontrolü için santrifüj regülatörü kullanmıştır. 1790’da ise yine motorda kullanılması amacıyla basınç göstergesini icat etmiştir.Takvimler 1800 yılını gösterdiğinde Watt ve Boulton işlerini çocuklarına devrederek emekliye ayrılmıştır.

James Watt Neleri İcat Etmiştir?

James Watt’ın geliştirdiği modern buhar makinesi, icatları arasında en büyük öneme sahip olandır. Sanayi Devrimi’nin temelini oluşturan unsurlardan biri olan Watt buhar makineleri insanlığın ilerleyişi açısından sanılandan çok daha değerli bir çalışmadır.

Buhar motorunu sürekli geliştirip daha yetenekli hale getirmesini sağlayan güneş ve gezegen dişlileri gibi icatların yanı sıra emekliliğinde dahi çalışmalarına devam ederek mektup kopyalama cihazı, teleskop ile mesafe ölçümü, iyileştirilmiş yağ lambası, heykel kopyalama cihazı ve buhar merdanesi gibi çeşitli icatlara imza atmıştır.

Dünyanın çalışan en eski buhar motoru olan 1779 yılında üretilen Smethwick Motoru bugün Birmingham Science Museum’da sergilenmektedir. Boulton & Watt tarafından tasarlanan bu motor, dakikada 1.500 kovaya eşdeğer suyun yer değiştirilmesi için kullanılmıştır

Bugün özellikle motorların gücünü belirtmek için kullanılan beygir gücü (horsepower, hp) terimi de ilk olarak James Watt tarafından kullanılmıştır. Beygir gücü atın bir saniyede bir ayağına etki eden 550 poundluk bir kuvvet ile yapılan işi tanımlar. Dakikada 33.000 poundluk bir kuvvete karşılık gelir. 1 hp’lik güç yaklaşık olarak 746 watt’a denk gelir.

Modern Buhar Makinesi Nasıl Çalışır?

Sanayi Devrimi’nin temelini oluşturan buhar teknolojisinin kökeni olarak MS 75 yılında matematikçi Heron’un hava mekaniği üzerine olan çalışmaları gösterilebilir.

İnsanlığın buhar makineleri ile tanışması ise 1698’de Thomas Savery’nin madenlerden su tahliye için geliştirdiği buhar pompası başlangıç kabul edilebilir. Savery’nin makinesi buhar gücü ile oluşturulan vakum etkisinin suyu borulardan taşımasına dayanıyordu. 1712 yılına gelindiğinde ise Thomas Newcomen, vakum ve piston teknolojilerini birleştirerek atmosferik bir motor geliştirdi. 300 feet derinlikten suyu tahliye etme gücüne sahip makine dönemi için oldukça önemli bir icat olarak görülmüştür.

James Watt, 1763 yılında Glasgow Üniversitesi’nde çalışırken tamir etme görevi almasıyla Newcomen motoru ile tanışmıştır. Motorun ayrı bir soğutma haznesi ile daha verimli olarak çalışabileceğinxi fark eden James Watt, zaman için geliştirdiği modern buhar makinelerini hayata geçirmiştir. Watt buhar makinesi, Newcomen’in motorunun aksine kondenser adı verilen ayrı bir yoğunlaşma bölümüne sahiptir. Böylelikle çalışma silindiri ve yoğuşma bölümü ayrılmıştır.

Buhar kazandan pistonun bulunduğu silindire aktarılarak pistonun yukarı hareketi sağlanır. Piston silindir içinde en yüksek konuma geldiğinde buhar girişi kapatılarak kondensere geçiş valfi açılır. Böylelikle yüksek basınçlı buhar, piston silindirinden yoğuşma bölümüne geçer. Piston aşağı inerken buharda yoğunlaşma kabında çoğunlukla madenler ve kuyulardan elde edilen soğuk su aracılığı ile soğutularak suya dönüşür. Sıcaklığını büyük oranda muhafaza eden su yeniden buhar üretimi için kullanılır.James Watt’ın ortaya koyduğu bu çözüm, Newcomen makinesini kullanımında pistonu arka arkaya defalarca ısıtma ve soğutma ihtiyacını ortadan kaldırmıştır. Watt makinesi ile yakıt tüketimi Newcomen makinelerine kıyasla üçte bir oranına düşmüştür.

İlerleyen yıllarda James Watt, makinesini icat ettiği güneş gezegen dişli sistemi ile dairesel hareket yapabilir hale getirmek gibi birtakım geliştirmeler yaptı. Kullanım alanı madenlerden su tahliyesinin dışında fabrikalarda üretim amacıyla da kullanılmaya başlanmıştır. Hem madenlerin daha verimli şekilde çıkarılmasına olan katkısında hem de üretim biçimini değiştirmesinden dolayı James Watt’ın modern buhar makinesi Sanayi Devrimi’nin temel yapı taşlarından biridir.

James Watt'ın Eserleri ve Aldığı Ödüller

Hayattayken buluşları büyük ödüller ile taçlandırılmamış olsa da yaşadığı dönemde ürettiği buhar motorları ile hayli tanınan ve saygı gören bir kişilik haline gelmiştir. Birmingham’daki saygın bir grup yazar ve bilim insanından oluşan Lunar Society’nin üyeleri arasında yer alan James Watt, 1785’de Londra Kraliyet Cemiyeti’nin üyesi olarak seçilmiştir. Bunlarla birlikte pek çok bilim topluluğu tarafından da çalışmalarını takdir eden teklifler almıştır. Gençlik döneminde yaşadığı mali sıkıntılarda nispeten genç yaşında sona ermiş ve rahat bir emeklilik geçirmiş olması da James Watt’ın çalışmalarının bir ödüllendirilmesi olarak görülebilir.

Uluslararası standart güç birimine James Watt’a atfen Watt ismi verilmiştir. Güç birimi olarak kullanılan Watt (W), bir devredeki enerji akışının hızını ifade eder ve devreden akan akımın, devreden geçen gerilim ile çarpımıyla bulunur.

Watt hesaplaması için kullanılan formül şu şekildedir:

Güç (Watt) = Voltaj (Volt) x Akım (I, amper)

Her ne kadar yaşarken madalyalar ile ödüllendirilmemiş olsa da James Watt’ın doğumunun iki yüzüncü yıl dönümü anısına 1937 yılından itibaren her iki yılda bir Birleşik Krallık Makine Mühendisleri Enstitüsü (IMechE) tarafından mühendislik ödülü olarak James Watt Uluslararası Altın Madalya ödülünün verilmesi kararlaştırılmıştır.

1700’lerin ortalarında gerçekleştirilen bir icadın, Sanayi Devrimi gibi tüm insanlığın geleceğini değiştirecek dönüşüm ve gelişim devrini başlatması sizce de etkileyici değil mi? James Watt’ın buhar makinesinin günümüzün modern üretim sisteminin temellerini oluşturması hakkındaki görüşlerinizi yorumlarda bizle paylaşmayı unutmayın.