La historia de Kewatt se puede contar de cualquier manera.
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Primero, niños a los que les gusta hacer preguntas.
Watt nació en Greenock, al oeste de Escocia, Inglaterra, en 1736. Su abuelo había sido profesor, enseñaba matemáticas, agrimensura y navegación, y su padre había sido técnico en construcción naval. Más tarde me dediqué a la construcción naval, trabajé como fabricante de instrumentos y comerciante y fui magistrado de una pequeña ciudad. Se dice que Watt aprendió varios oficios de su padre desde que era un niño. Es ingenioso y ha estado expuesto y aprendido muchos conocimientos técnicos desde que era niño, y ha desarrollado el interés y el hábito de pensar de forma independiente y explorar misterios. Su entorno familiar jugó un cierto papel en el ascenso a la cima de la tecnología en el futuro. Watt era frágil y enfermizo desde que era niño, pero cuando llegó a la edad escolar, todavía no podía ir a la escuela. Unos años después de pasar la edad escolar, vino a estudiar a la escuela del pueblo. En la escuela, no le gusta jugar con niños y sólo le gusta meditar solo. Hay una leyenda muy conocida sobre su infancia: Un día, el pequeño Watt vio una olla de agua hirviendo en su casa y el vapor hizo saltar la tapa de la olla. Este fenómeno común despertó su gran interés. Se quedó mirando fijamente la tapa palpitante y el vapor que ascendía, pensando mucho en el misterio. Llevo más de una hora viéndolo. Debido a que Watt a menudo observaba en silencio muchos fenómenos extraños y desconocidos durante largos períodos de tiempo, la gente decía que era un "niño vago". De hecho, fue esta curiosidad y espíritu lo que lo llevó a explorar los misterios del mundo y escalar las cimas de la ciencia. Empecé a interesarme por la geometría a los 13 años y terminé de leer un libro difícil como "Principios de Geometría" a los 15 años. Posteriormente ingresó a la escuela primaria y destacó en matemáticas. Debido a problemas de salud, abandonó la escuela antes de graduarse. Pero insistió en estudiar astronomía, química, física, anatomía y varios idiomas extranjeros en casa. A la edad de 17 años, Watt se convirtió en aprendiz en una tienda de relojes de Glasgow. Estudió mucho en su tiempo libre y dominó muchos principios científicos y tecnológicos. Como aprendiz, comenzó a fabricar brújulas y teodolitos técnicamente exigentes. A los 21 años llegó a la Universidad de Glasgow para trabajar como técnico de laboratorio de material didáctico, responsable de la reparación y fabricación de instrumentos. En ese momento se familiarizó con algunas tecnologías mecánicas avanzadas.
En segundo lugar, promover los inventos en todo el mundo.
La comprensión y utilización del vapor por parte de la humanidad ha pasado por un largo proceso histórico. Ya en el siglo II a. C., los antiguos griegos utilizaron la inyección de vapor para crear un motor de reacción. En 1690, el francés Bobby inventó la primera máquina de vapor de pistón, pero no logró convertirla en una máquina de vapor práctica. En 1698, el técnico británico Seles inventó una práctica máquina de vapor sin pistones. Esta máquina se utilizaba en las minas y era conocida como la "Amiga de la Mina". Sin embargo, debido a las limitaciones de materiales y tecnología de la época, no se pudo popularizar. En 1712, Newcomen, un herrero desconocido, inventó la primera máquina de vapor práctica. La máquina de vapor fue una innovación tecnológica que cambió el curso del desarrollo industrial. Newcomen y su asistente de plomero, Cowley, descubrieron accidentalmente que la introducción de vapor comprimido en un cilindro podía crear un vacío parcial para que la presión atmosférica pudiera empujar un pistón en el cilindro.
Como máquina de vapor, el calentamiento y enfriamiento alternos de cilindros grandes es, por supuesto, extremadamente ineficiente y la quema de carbón también es un gran desperdicio. Pero la máquina de vapor de Newcomen se utilizó originalmente en las minas de carbón, donde los precios del carbón eran bajos y su uso era económico, por lo que rápidamente se utilizó ampliamente. Sin embargo, después de todo, desperdiciar una gran cantidad de carbón es un grave inconveniente de ese tipo de máquina, especialmente si se usa en otros lugares, el costo es demasiado alto y es urgente mejorar la eficiencia de la máquina de vapor. A mediados del siglo XVIII, los artesanos británicos Smeaton y Watt mejoraron la máquina de vapor de Newcomen siguiendo ideas completamente diferentes. El trabajo de mejora de ambos se llevó a cabo básicamente dentro de la tradición técnica sin ninguna abstracción científica. Más tarde, Smeaton se convirtió en presidente de la Institución de Ingenieros Civiles (Sociedad Smeaton). Utilizó un método empírico para probar prototipos uno por uno de manera ordenada, sin cambiar el diseño básico, solo cambiando el tamaño de cada componente. De esta forma duplicó la eficiencia de la máquina de vapor de Newcomen. A Watt se le ocurrió de repente la solución mientras jugaba un domingo de 1765. Su idea era que el principal defecto de la máquina de vapor de Newcomen era que utilizaba agua fría para enfriar el cilindro una vez por carrera, lo que consumía mucho calor y dejaba la mayor parte del vapor sin utilizar. Si la presión del vapor se enfría en otro recipiente fuera del cilindro, el cilindro puede permanecer caliente durante todo el ciclo. Evita calentar y enfriar el cilindro durante un tiempo, lo que naturalmente ahorra una cantidad considerable de carbón. Watt recaudó sus propios fondos, alquiló un sótano, compró el equipo necesario, experimentó repetidamente y experimentó innumerables contratiempos y fracasos. Con la ayuda de los trabajadores, finalmente inventó el condensador que estaba separado del cilindro, resolviendo el problema técnico de fabricar cilindros y pistones de precisión. Al mismo tiempo, creó una máquina de vapor de simple efecto lubricando el pistón con aceite y añadiendo una capa de aislamiento térmico fuera del cilindro. Después de continuar con el experimento, en 1782, inventó una máquina de vapor de doble efecto con biela, volante y regulador centrífugo, creando una nueva máquina de vapor práctica. En este tipo de máquina de vapor de doble efecto, las válvulas están instaladas de modo que la presión del vapor pueda empujar el pistón hacia adelante y hacia atrás. Con la ayuda de la biela y el volante, el movimiento lineal del pistón se convierte en movimiento circular. Para mantener la máquina de vapor funcionando a una velocidad constante, conectó un regulador de velocidad centrífugo a la válvula de entrada de vapor para ajustar automáticamente la cantidad de vapor. Este dispositivo es el primer controlador automático utilizado en tecnología. Diseñó un condensador separado del cilindro para dirigir el vapor a alta temperatura fuera del cilindro y enfriarlo para mantener el cilindro principal a una temperatura determinada. Al mismo tiempo, mejoró la precisión del cilindro, haciendo que los pistones y las válvulas fueran suaves y apretados. La idea de Watt es muy novedosa en principio y la mejora de la eficiencia es sorprendente. A través de la cooperación con Bolton, un fabricante de máquinas en Birmingham (esta cooperación fue muy exitosa y famosa), la máquina de vapor de Watt fue rápidamente aceptada por los usuarios y pronto fue ampliamente utilizada en otras industrias además de las minas de carbón, promoviendo el desarrollo de la manufactura urbana. En 1800, Gran Bretaña tenía una máquina de vapor de 500 vatios y, a partir de entonces, el número de máquinas de vapor aumentó rápidamente. La máquina de vapor de Watt se convirtió en un invento verdaderamente internacional, promoviendo efectivamente la Revolución Industrial en Europa en el siglo XVIII y empujando a la industria mundial a la "Era del Vapor". Pero la máquina de vapor de Watt todavía dependía de la presión atmosférica, por lo que tenía que ser grande y pesada (a veces llamada "máquina estacionaria"). A finales del siglo XVIII, las fábricas solían utilizar este tipo de máquina estacionaria para impulsar motores porque el casco era relativamente grande; los primeros barcos de vapor también podían ser propulsados por máquinas de vapor atmosféricas. Pero la locomotora no puede funcionar y se necesita un modelo pequeño de alto voltaje. En 1800, otro inglés, Trevithick, diseñó una máquina de vapor más pequeña.
En tercer lugar, un genio inventor que pasará a la historia
En abril de 1784, el gobierno británico concedió a Watt un certificado de patente para fabricar una máquina de vapor. Marx comentó una vez: El gran genio de Watt se refleja en las especificaciones de las patentes que obtuvo. Describió su máquina de vapor no como un invento para un propósito especial sino como un motor ampliamente utilizado en la industria a gran escala. Watt disfrutó de un alto estatus en los círculos académicos y científicos de Gran Bretaña y Europa continental. Se convirtió en miembro de la Royal Society de Edimburgo en 1784 y de la Royal Society de Londres en 1785. En 1808, se convirtió en académico de la Academia de Ciencias de Francia y, en 1814, fue elegido uno de los ocho académicos extranjeros de la Academia de Ciencias de Francia. La comunidad científica de varios países reconoce que Watt es uno de los más famosos.
Debido a un gran invento que hizo época, Watt repentinamente pasó de ser un hombrecito sin un centavo a un gran hombre con fama y riqueza. Recibió 76.000 libras en regalías en 2011. Para proteger sus patentes, parecía un poco académico en sus últimos años. A menudo acudió a los tribunales para bloquear y reprimir los inventos de otras personas, e incluso prohibió a sus asistentes experimentar con vapor para poner en marcha vehículos de cuatro ruedas. Ésta es la tragedia de un científico y la huella que le dejó la época y la sociedad en la que vivió. A pesar de esto, siguió siendo un gran inventor. Durante más de 20 años trabajó en la invención de la máquina de vapor. El pueblo nunca olvidará su gran contribución a la ciencia, la tecnología y el progreso social.
IV.Los últimos días de un gran hombre
Watt tuvo muchos otros inventos antes de su semi-retiro. Por ejemplo, inventó nuevos métodos de medición telescópica de distancias, nuevos métodos de impresión, lámparas de aceite mejoradas, rodillos de vapor y métodos mecánicos de dibujo y coloración que continúan hasta el día de hoy. La sociedad de Watt con Bolton expiró en 1800 y se jubiló ese mismo año. Sin embargo, su colaboración continuó hasta la siguiente generación. Matthew Bolton y George W. James Watt continuaron su asociación y William Mercado fue contratado como socio, lo que aseguró el éxito continuo de la empresa. Después de jubilarse, Watt y su segunda esposa viajaron a Francia y Alemania y compraron una casa en Gales. En 1819, a la edad de 83 años, Watt murió pacíficamente en su casa. Hizo contribuciones destacadas a las ciencias humanas durante su vida y personas de todo el mundo lo extrañan. En 1824, en el quinto aniversario de su muerte, el público de Londres le erigió un monumento en la famosa Abadía de Westminster. Watt estudió mucho durante toda su vida y se dedicó incansablemente a la causa de la ciencia. Basándose en los logros de sus predecesores, inventó la máquina de vapor y realizó una contribución trascendental al desarrollo de la ciencia y la tecnología humanas. En honor al gran inventor Watt, la unidad de potencia comúnmente utilizada se llama Watt, o simplemente Watt.
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Watt es pensativo, lento y muy ansioso. A menudo se desanimaba. Dejaba el trabajo a un lado y sentía como si se estuviera rindiendo por completo, pero su imaginación era tan vívida y siempre pensaba en nuevas formas de mejorarla que a menudo no tenía tiempo para completarlo uno por uno. Watt tiene fuertes habilidades prácticas y puede completar mediciones sistemáticas y científicas para cuantificar los efectos de sus innovaciones y ayudarse a sí mismo a comprenderlas. Watt era un caballero venerado por otras celebridades durante la Revolución Industrial. Fue un miembro destacado de la Sociedad Lunar, una organización de industriales y científicos de Birmingham. Siempre mostró gran interés por nuevas áreas y era considerado un buen compañero social. Pero no sabía nada de gestión empresarial y le desagradaba especialmente regatear o negociar contratos con aquellos interesados en utilizar sus máquinas de vapor. Siguió inquieto por su situación financiera hasta su jubilación. Sus colaboradores y amigos eran compañeros de ideas afines que podían mantener amistades duraderas.
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La idea original de Watt sobre la máquina de vapor En 1764, la escuela le pidió a Watt que reparara una máquina de vapor de Newgate. Durante el proceso de reparación, Watt se familiarizó con la estructura y los principios de la máquina de vapor, y Watt también la estaba mejorando.
Y descubrió dos deficiencias de esta máquina de vapor: el movimiento del pistón es discontinuo y lento; la tasa de utilización del vapor es baja y se desperdician materias primas. Más tarde, Watt empezó a pensar en formas de mejorar. Hasta la primavera de 1765, durante una caminata, Watt pensó que, dado que la baja eficiencia térmica de la máquina de vapor de Newcomen era causada por la condensación de vapor dentro del cilindro, ¿por qué no dejar que el vapor se condensara fuera del cilindro? A Watt se le ocurrió la idea original de utilizar un condensador independiente. Después de tener esta idea, Watt diseñó ese mismo año una máquina de vapor con un condensador separado. Según el diseño, existe una válvula reguladora entre el condensador y el cilindro para que puedan conectarse y separarse. De esta forma, el vapor después del trabajo se puede introducir en el condensador fuera del cilindro para generar el mismo vacío en el cilindro, evitando así el consumo de calor del cilindro durante el proceso de enfriamiento y calentamiento. Según la teoría de Watt, la eficiencia térmica de esta nueva máquina de vapor sería tres veces mayor que la de la máquina de vapor de Newcomen. En teoría, la máquina de vapor de Watt con condensador separador era significativamente mejor que la máquina de vapor de Newcomen. Sin embargo, todavía queda un largo camino por recorrer para convertir los aspectos teóricos en prácticos y convertir las máquinas de vapor de los dibujos en máquinas de vapor reales.
Watt trabajó duro para construir varias máquinas de vapor, pero no eran tan efectivas como la máquina de vapor de Newcomen. Incluso perdían aire por todas partes y no podían arrancar. Aunque los costosos experimentos lo dejaron muy endeudado, no retrocedió ante las dificultades y continuó con los experimentos. Cuando Blake conoció los objetivos y la difícil situación de Watt, le presentó a Watt a un amigo muy rico, el técnico químico Roebuck. En aquel momento, Roebuck era un empresario muy rico. Abrió la primera gran ferrería en Caron, Escocia. Aunque Roebuck tenía casi 50 años en ese momento, todavía le apasionaban los nuevos inventos tecnológicos. Admiraba el nuevo dispositivo de Watt, que en ese momento sólo tenía treinta y tantos años, e inmediatamente firmó un contrato con Watt para patrocinar la producción de prueba de Watt de una nueva máquina de vapor. A partir de 1766, durante más de tres años, Watt superó las dificultades en materiales y procesos, y finalmente realizó el primer prototipo en 1769. Ese mismo año, Watt recibió su primera patente en el proceso de revolucionar la máquina de vapor Newcomen por su invención del condensador. Aunque la primera máquina de vapor con condensador se produjo con éxito en una prueba, en comparación con la máquina de vapor de Newcomen, excepto por la mejora significativa en la eficiencia térmica, no hubo una mejora sustancial en su rendimiento como máquina de energía para impulsar otras máquinas en funcionamiento. En otras palabras, la máquina de vapor de Watt todavía no se puede utilizar como una máquina de energía real. Las máquinas de vapor no se vendieron mucho porque las máquinas de vapor de Watt aún no eran ideales. Mientras Watt continuaba sus exploraciones, el propio Roebuck estuvo al borde de la bancarrota y modificó el modelo mejorado de Watt de la máquina de vapor.
Watt conoció a su amigo, ingeniero y empresario Bolton, para que Watt pudiera recibir patrocinio para continuar con su investigación y desarrollo. Bolton, de unos cuarenta años, era un ingeniero y empresario capaz. Expresó su aprecio por el espíritu innovador de Watt y estuvo dispuesto a patrocinar a Watt. Bolton participó a menudo en actividades sociales. En ese momento era uno de los principales miembros de la famosa sociedad científica de Birmingham "Full Moon Society". La mayoría de los participantes en esta sociedad son científicos, ingenieros, académicos y entusiastas de la ciencia locales. Después de la presentación de Bolton, Watt también se unió al Full Moon Club. Durante las actividades de la Full Moon Society, Watt aprendió más sobre la química de los gases y la termoquímica que preocupaban a la gente en ese momento, lo que sentó las bases para su participación posterior en el debate sobre la composición química del agua. Más importante aún, las actividades de la Full Moon Society permitieron a Watt aumentar aún más su conocimiento científico y activar su pensamiento científico. Desde su cooperación con Burton, Watt ha recibido un fuerte apoyo en términos de fondos, equipos, materiales, etc. Watt también produjo dos máquinas de vapor con condensadores independientes, pero estas dos máquinas de vapor no recibieron mucha atención por parte de la sociedad porque no tenían mejoras significativas. Estas dos máquinas de vapor costaron tanto que Bolton estuvo al borde de la quiebra, pero aun así financió generosamente a Watt. Con su apoyo, Watt perseveró en la continuación de su investigación. Después de probar un prototipo de máquina de vapor con un condensador separado en 1769, Watt se dio cuenta de que la baja eficiencia térmica no era el principal defecto de su máquina de vapor, sino que la limitación fundamental era que el pistón sólo podía moverse en un movimiento lineal alternativo. En 1781, Watt todavía participaba en las actividades de la Full Moon Society. Quizás en la fiesta los participantes mencionaron que el descubrimiento de Urano y el movimiento circular de los planetas alrededor del Sol por parte del astrónomo Herschel lo inspiró. Quizás fue el movimiento circular de los engranajes del reloj lo que lo inspiró. Pensó que al convertir el movimiento lineal alternativo del pistón en rotación circular, se podría transmitir potencia a cualquier máquina en funcionamiento. Ese mismo año, desarrolló un dispositivo de conexión de engranajes llamado "Sol y Planeta", que finalmente convirtió el movimiento lineal alternativo del pistón en el movimiento de rotación del engranaje. Para aumentar la inercia del eje de rotación del eje y hacer que el movimiento circular sea más uniforme, Watt también instaló un volante de inercia en el eje. Debido a esta gran innovación en los mecanismos tradicionales, la máquina de vapor de Watt realmente se convirtió en una máquina de energía que podía impulsarlo todo. A finales de 1781, Watt obtuvo su segunda patente por la invención de un varillaje mecánico de engranaje. Debido a que este tipo de máquina de vapor está equipada con un eje y un volante, la máquina de vapor consume una gran cantidad de energía al convertir el movimiento lineal alternativo del pistón en el movimiento de rotación del eje. De esta forma, la eficiencia de la máquina de vapor no es muy alta y la potencia no es muy alta. Para mejorar aún más la eficiencia de la máquina de vapor y aumentar la eficiencia de la máquina de vapor, Watt realizó una investigación sobre el cilindro mismo después de inventar el dispositivo de conexión de engranajes.
El progreso social es el resultado de la búsqueda humana de la belleza. De hecho, ninguna formación social puede impedir que el tiempo de trabajo socialmente dominado regule la producción de una forma u otra. Cuanto menos tiempo le toma a la sociedad producir trigo, ganado, etc., más tiempo compra para otras producciones, ya sean materiales o espirituales. La conciencia está determinada por el conocimiento humano y todos los estilos de vida. Por supuesto, un escritor debe ganar dinero para poder vivir y escribir, pero nunca debe vivir y escribir para ganar dinero. La ciencia nunca es un placer egoísta. Aquellos que tienen la suerte de dedicarse a la investigación científica deberían primero utilizar sus conocimientos al servicio de la humanidad.