James Watt: biografia, invenções e contribuições - Ciência - 2023

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James watt (1736-1819) foi um renomado engenheiro e inventor escocês cujas melhorias na máquina a vapor foram essenciais para sua expansão e, consequentemente, possibilitaram a Primeira Revolução Industrial, que implicou em grandes mudanças na sociedade da época.

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

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 seu nome. Entre eles estão a Biblioteca Watt, localizada em Greenock; James Watt University, 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 comerciante e construtor naval de sucesso, Watts era uma criança com uma saúde muito frágil.

Desde o ensino fundamental ele só aprendeu geometria, latim e grego, pois foi educado em casa por seus pais. Foi lá que sua mãe o ensinou a escrever e ler, e também onde aprendeu aritmética.

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

O jovem Watt logo aprendeu o ofício da carpintaria com um jogo que seu pai lhe deu: com este jogo ele iria desfazer, modificar seus brinquedos e transformá-los em coisas novas.

A mãe de James morreu quando ele tinha apenas dezessete anos; logo depois, o negócio de seu pai entrou em declínio rapidamente. Esses eventos motivaram James a buscar melhores oportunidades em novos lugares.

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

Voltar para Glasgow

James Watt queria se estabelecer em Glasgow, a capital escocesa, como fabricante de instrumentos. No entanto, o Glasgow Blacksmiths Guild o restringiu de negociar seus instrumentos. Os ferreiros argumentaram que ele deve ser um aprendiz por no mínimo sete anos antes de trocar suas ferramentas.

Este 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 baseado na Jamaica. Parte desses artefatos foi posteriormente instalada no observatório da referida casa de estudos.

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

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

Em 1763, tornou-se acionista da Delftfield Pottery Co. Watt também trabalhou como engenheiro civil, realizando várias inspeções e na construção dos canais Forth e 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 próximos anos de sua vida aprimorando o design da máquina a vapor antes de se mudar para Birmingham em 1774.

Lá ele se juntou a Matthew Boulton, magnata industrial e proprietário da fundição do Soho. Por ser um homem desconfiado, Watt não era hábil nos negócios. Porém, sua amizade com Boulton permitiu-lhe tornar sua máquina conhecida e enriquecer.

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

A parceria com Boulton levou Watt a melhorar sua máquina a vapor para torná-la cinco vezes mais eficiente que a de Newcomen. Logo sua invenção foi usada em minas, fábricas, moinhos, fundições e têxteis. A partir desse momento, a Revolução Industrial começa a se formar e se espalhar pelo mundo.

Últimos anos

As melhorias na máquina a vapor tornaram James Watt um homem rico: ele pôde 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 às ciências e às artes.

As contribuições de Watt foram amplamente reconhecidas durante sua vida: ele foi membro da Royal Society of London e também da de Edimburgo. A Universidade de Glasgow concedeu-lhe o título de Doutor em Direito em 1806, a Academia Francesa de Ciências o tornou sócio em 1814, e ele também recebeu o título de barão, mas Watt recusou.

A invenção ocupou um lugar central na vida de James Watt. Depois de se aposentar, ele desenvolveu 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

Desde seu relacionamento com James Craig, Watt passou a se interessar pelo design de motores a vapor e só em 1763 teve a oportunidade de estudá-los: o professor de filosofia natural John Anderson encomendou a Watt o conserto de um motor a vapor projetado por Thomas Newcomen em 1711.

Watt conseguiu consertar a máquina, mas ela sempre quebrava após uso prolongado. Watt levou vários testes para descobrir que a falha fundamental na máquina Newcomen estava em seu design e não em seus componentes.

Falha de máquina

A máquina Newcomen apresentou o seguinte erro: o vapor condensou-se no mesmo cilindro no qual também teve que se expandir para movimentar o pistão. Watt estimou o desperdício de energia em 80% por ciclo, pois demorava muito 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 para servir como condensador. Isso economizaria mais combustível e melhoraria a eficiência da máquina a vapor.

A solução de Watt permitiu que o pistão mantivesse o calor, enquanto o vapor condensava em um cilindro diferente; Este condensador evitou grandes perdas de calor aquecendo e resfriando repetidamente o pistão. Watt conseguiu fabricar o primeiro modelo totalmente funcional em 1765.

Durante este período, um de seus maiores financiadores foi Joseph Black. Ele também o apresentou a John Roebuck, gerente da famosa Carron Foundry. Roebuck e Watt trabalharam juntos por quatro anos, até que problemas financeiros forçaram Roebuck a fechar a fundição em 1773.

Pouco depois, Watt conheceu Matthew Boulton e sua relação comercial permitiu que ele se dedicasse totalmente à sua invenção. Na fábrica de Boulton, ele conseguiu fazer várias versões de sua máquina a vapor.

Tempo de atualização

As máquinas de Watt foram amplamente utilizadas e sua fama se espalhou por todo o Reino Unido. No entanto, os maiores avanços na máquina a vapor ocorreram entre 1781 e 1788. As modificações feitas por Watt permitiram que a máquina usasse o vapor com mais eficiência.

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

Esta nova máquina substituiu o uso do animal para a força, então Watt decidiu que sua máquina deveria ser medida em termos de quantos cavalos ela substituiu.

O cientista escocês concluiu que o valor de "um cavalo-vapor" é equivalente à energia necessária para levantar verticalmente um peso de 75 kg de força a uma velocidade de 1 m / s. Esta medida ainda é usada hoje.

Experimentos químicos

Desde muito jovem, Watt foi fascinado pela química. No final de 1786, o inventor escocês estava em Paris quando testemunhou uma experiência 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 os tecidos. Ele logo publicou sua descoberta, que atraiu a atenção de rivais em potencial.

Ao retornar à Grã-Bretanha, Watt começou a fazer experiências com as descobertas de Berthollet, na esperança de encontrar um processo que se mostrasse financeiramente lucrativo.

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

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

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

Descoberta de Berthollet

Ao mesmo tempo, Berthollet descobriu o mesmo processo para o sal e o ácido sulfúrico. Ao contrário de Watt, o conde Berthollet decidiu torná-lo público, revelando sua descoberta.

Logo muitos cientistas começaram a fazer experiências com o processo. Por ser uma competição de ritmo acelerado, James Watt decidiu abandonar seus esforços no campo da química. Mais de dez anos depois, em 1799, Charles Tennant patenteou um novo processo para a produção de um pó branqueador que teve sucesso comercial.

Outras invenções

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

A prensa de Watt trabalhou escrevendo a carta original com uma tinta específica; em seguida, as cópias foram feitas colocando-se uma folha de papel sobre a carta escrita e pressionando-se as duas. Ele também construiu máquinas para reproduzir bustos e esculturas.

Contribuições

As contribuições de Watt para o campo da ciência transformaram a paisagem mundial com o início da Primeira Revolução Industrial. Graças à máquina a vapor, grandes transformações econômicas e sociais aconteceram; a produtividade das fábricas aumentou consideravelmente graças à máquina a vapor projetada por Watt.

Devido às suas contribuições para a ciência, o sistema internacional de unidades batizou com o nome watt - ou watt - a unidade de potência equivalente a um joule de trabalho por segundo.

O impacto que a máquina de Watt teve no mundo levou os cientistas a pensar em uma nova época geológica: o Antropoceno. O ano de 1784, no qual Watt incorporou as melhorias mais importantes à sua máquina, serve de ponto de partida para esta era definida pela alteração do homem na superfície da terra, na atmosfera e nos oceanos.

Referências

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