جيمس واط.. مهندس الثورة الصناعية ومخترع الآلة البخارية

يعتبر جيمس واط أحد أهم الشخصيات التي شكلت وجه الحضارة الحديثة، فبفضل اختراعاته وابتكاراته، وخاصة في مجال المحرك البخاري، أطلق شرارة الثورة الصناعية التي غيرت العالم إلى الأبد، وساهم بشكل كبير في تطوير الصناعة والنقل، وفتح آفاقًا جديدة للتقدم التكنولوجي، تعرف على إنجازاته ومسيرته العلمية وأهم الاختراعات التي قام بها خلال حياته في هذا المقال.

قصة جيمس واط

جيمس واط هو مخترع ومهندس اسكتلندي، ولد في 19 يناير عام 1736، ويعتبر واحد من أهم الشخصيات الرئيسية في الثورة الصناعية؛ بسبب إسهاماته الكبيرة في تكنولوجيا المحركات البخارية.

عُرف واط بشكل رئيسي لتطوير وتحسينه المحرك البخاري، وهو ما أحداث ثورة في الصناعة والنقل في القرن الثامن عشر، لذا فهو يعتبر من أعظم المخترعين في التاريخ، وشخصيته كانت محورية في الثورة الصناعية، وامتد أثره إلى يومنا هذا.

اهتم واط بالرياضيات والعلوم منذ صغره، ودرس في جامعة غلاسكو، وفيها بدأ اهتمامه بتطبيقات البخار، وخلال عمل كصانع أدوات لاحظ أوجه القصور في تصميم المحرك البخاري الذي اخترعه توماس نيوكومن، وأدرك أن المحركات البخارية الحالية غير فعالة بسبب فقدان الحرارة.

أدت تجاربه إلى تحسين كفاءة المحركات البخارية، وسجل براءة اختراع عام 1769، وساهم في نشر واستخدام محركاته البخارية على نطاق واسع، كما أسس شركة بالتعاون مع ماثيو بولتون لتصنيع وترويح المحركات البخارية.

ساهمت محركات واط في زيادة الإنتاجية والكفاءة في الصناعات المختلفة، مما كان له دور كبير في الثورة الصناعية، وقد تم تكريمه على نطاق واسع لابتكاراته، وأُطلق اسمه على وحدة القدرة "وات" تكريمًا له.

جمع واط بين حبه للمعرفة النظرية والقدرة على لتطبيق العملي، وأثبتت اختراعاته ومعرفته العميقة عبقريته، وكان يحظى باحترام كبير من قبل أبرز رجال الثورة الصناعية.

نشأته وتعليمه

ولد جيمس واط في رينفورشير في اسكتلندا، وهو الابن الأكبر بين 5 أطفال. والدته تنتمي لعائلة مرموقة، وتلقت تعليمًا جيدًا، وتمتعت بشخصية قوية، أما والدته كان صانع سفن، ومقاول ومالك سفن، وشغل منصب كبير حراس بلدة غرينوك.

عاش واط في عائلة ثرية، وقد حققت عائلته ثروة كبيرة بشكل أساسي من تجارة والده للعبيد والسلع التي أنتجها العبيد، وقد نشأ واط في عائلة متدينة.

في البداية تلقى واط تعليمه في المنزل على يد والدته، وبعدها التحق بمدرسة جرينوك الثانوية، وخلال دراسته أظهر موهبة جيدة في الرياضيات، بينما في مواد مثل اللاتينية واليونانية، وبعد مغادرة المدرسة، بدأ في العمل في ورش والده، وأظهر براعة في إنشاء نماذج هندسية.

زوجته وأطفاله

تزوج جيمس واط من ابنة عمه مارغريت ميلر، ولديه منها 5 أبناء عاش اثنان منهم فقط حتى سن الرشد، وهما جيمس جونيور، وهو مهندس ورجل أعمال شهير، وابنته مارجريت.

توفيت زوجته أثناء الولادة، وتزوج بعدها من آن ماكجريجور، وهي ابنة صانع صباغة في غلاسكو، ولديه منها طفلان، وهما جريجوري، الذي أصبح عالم معادن وجيولوجيًا، وجانيت. وقد توفيت زوجته عام  1832.

مسيرته المهنية

بدأ جيمس واط مسيرته المهنية في ورش عمل والده، وخلال هذه الفترة كان بارعًا في تصميم النماذج الهندسية، إلا أن مشاريع والده واجهت فشلًا ذريعًا، لذا غادر إلى جلاسكو، وعمل كصانع أدوات رياضية.

عندما بلغ عمر 18 عامًا، انتقل إلى لندن لحصول على فترة تدريب كصانع أدوات، ثم عاد إلى اسكتلندا، واستقر في مدينة جلاسكو، وهدف إلى إنشاء شركة صناعة أدوات خاصة به، إلا أنه بسبب صغر سنه، وعدم حصوله على تدريب كامل لم يتمكن من ذلك، لذا بدأ في تأسيس نفسه كصانع أدوات ماهر.

تمكن واط من إنشاء ورشة عمل صغيرة داخل جامعة جلاسكو، بفضل قدرته على تركيب أدوات فلكية جاعت من جامايكا، وفي الجامعة كوّن صداقة مع الاقتصادي آدم سميث، والكيميائي جوزيف بلاك.

عمل واط في البداية على إصلاح الأجهزة العلمية وصيانتها، كما قام بتصنيع وإصلاح أرباع عاكسة من النحاس، ومساطر موازية، وأجزاء للتلسكوبات، وأجهزة قياس الضغط الجوي وغيرها من الأجهزة العلمية.

في عام 1759 شكّل شراكة مع المهندس المعماري ورجل الأعمال جون كريج لإنتاج شركة لتصنيع مجموعة من المنتجات، واستمرت الشراكة لمدة 6 سنوات وظف فيها 16 عاملا تقريبًا، وبعد وفاة كريج تولى أحد الموظفين إدارة الشركة التي استمرت لسنوات.

في سنواته الأخيرة استمر واط في اختراع أشياء أخرى، ثم تقاعد بشكل جزئي، واستخدم غرفة في منزله كورشة عمل قام فيها بالعديد من الاختراعات.

ماذا اخترع جيمس واط؟

لم يكن جيمس واط فقط مخترعًا، بل كان أيضًا مهندسًا ومبتكرًا قدم مساهمات كبيرة في مجموعة متنوعة من المجالات، فقد أجرى تحسينات على المحرك البخاري، إلى جانب اختراعاته الأخرى، جعلت منه شخصية محورية في الثورة الصناعية، وأسهمت في تطور التكنولوجيا والهندسة بشكل كبير.

لم يخترع جيمس واط الآلة البخارية، ولكنه أجرى عليها تحسينات أدت إلى تحسين كفاءتها، وفي سبيل ذلك اخترع عدة أدوات مهمة، ومنها المكثف المنفصل، الذي اخترع لتحسين كفاة المحركات البخارية.

يعمل المكثف على تكثيف البخار في حاوية منفصلة بدلًا من الأسطوانة الرئيسية، مما يقلل من فقدان الحرارة، ويزيد من كفاءة المحرك، وقد أدى هذا الاختراع إلى توفير كبير في الوقود.

من أهم إنجازات جيمس واط أنه عمل على تطوير محركًا بخاريًا يمكنه توليد حركة دورانية مستمرة، وكان هذا التحسين ضروريًا لتشغيل الآلات الصناعية، مما ساهم في تسريع الثورة الصناعية.

اخترع واط أيضًا المؤشر البخاري، وهو جهاز يستخدم لقياس ضغط البخار داخل أسطوانة المحرك، وقد سمح المؤشر للمهندسين بمراقبة أداء المحركات البخارية بشكل أكثر دقة.

من اختراعاته أيضًا تطوير نظام للوصلات المزدوجة المتوازية التي تسمح بتحويل الحركة الخطية إلى حركة دورانية بسلاسة وفعالية، وقد كان نظامًا مهمًا للحفاظ على الحركة المستمرة والمنتظمة للأجزاء المتحركة في المحركات البخارية.

أدخل واط كذلك المنظم الطردي المركزي، وهو جهاز يستخدم لتنظيم سرعة المحرك البخاري تلقائيًا عن طريق تعديل تدفق البخار. هذا الجهاز كان مهمًا لتحقيق التحكم الدقيق في سرعة المحركات البخارية.

اخترع واط أيضًا جهازًا لقياس القدرة الميكانيكية التي ينتجها المحرك، وهو ما يعرف الآن بمقياس الواط، وساعد هذا الجهاد في تحديد كمية الطاقة التي يمكن للمحرك إنتاجها.

اخترع واط أيضًا آلة نسخ تستخدم لتكرار الرسومات والوثائق، وهذه الآلة كانت مفيدة في الصناعة والهندسة، كما عمل على تحسين تصميم مضخات المياه لجعلها أكثر كفاءة.

متى اخترع جيمس واط الآلة البخارية؟

لم يخترع واط الآلة البخارية، ولكنه طورها عام 1776، حيث طور محركًا بخاريًا يمكنه العمل في كلا الاتجاهين؛ مما أدى من كفاءة وقوة المحركات البخارية، وساعد هذا التصميم في تحسين أداء المحركات وزيادة إنتاجيتها في التطبيقات الصناعية.

وقد وصفت التحسينات التي أدخلها جيمس واط إلى المحرك البخاري حولته من محرك رئيسي ذي كفاءة هامشية إلى الحصان الميكانيكي للثورة الصناعية.

تجاربه الكيميائية

اهتم جيمس واط كذلك بالكيمياء، وقد أجرى العديد من التجارب الكيميائية خلال حياته. خلال تواجده في باريس شهد تجارب إنتاج الكلور، واكتشف أن المحلول المائي للكلور يمكنه تبييض المنسوجات، ونشر نتائجه التي أثارت اهتمامًا كبيرًا بين المنافسين.

بعد عودته إلى بريطانيا بدأ في المزيد من التجارب على المحلول المائي للكلور، على أمل العثور على عملية قابلة للتطبيق تجريبيًا، واكتشف في النهاية خليط الملح وثاني أكسيد المنغنيز وحمض الكبريتيك الذي يمكنه أن ينتج الكلور، واعتقد أنها أرخص.

مرر واط الكلور إلى محلول ضعيف من القلويات، وحصل على محلول عكر لديه خصائص تبييض، وقد أبلغ بهذه النتائج لوالد زوجته الذي كان يعمل مبيضًا في جلاسكو، وحاول إبقاء طريقته سرية عن الآخرين.

بدأ واط بتوسيع نطاق العملية، وتمكن من تبييض 1500 ياردة من القماش بنفس الطريقة، إلا أن منافسيه تفوقوا عليه، لذا انسحب من هذه التجارة.

كان لدى واط تجارب على الغازات أيضًا، حيث قام بتجارب لتحديد كمية البخار التي يمكن أن تنتج من حرق كميات معينة من الفحم، هذه التجارب ساعدته في تحسين تصميم المحركات البخارية وزيادة كفاءتها.

أجرى تجارب لفهم تفاعلات الغازات المختلفة، بما في ذلك تجارب على تكوين وخصائص ثاني أكسيد الكربون وغيره من الغازات الناتجة عن احتراق الوقود. أجرى واط تجارب على غازات مختلفة لتصنيع أجهزة لإنتاج وتنظيف وتخزين الغازات.

تجارب واط الكيميائية لم تكن فقط موجهة نحو تحسين المحركات البخارية، بل كانت لها تأثيرات واسعة في العديد من المجالات الصناعية.

وفاة جيمس واط

توفي جيمس واط في 25 أغسطس عام 1813 في منزله في هيثفيلد هول عن عمر 83 عامًا، ودفن في كنيسة سانت ماري، وقد تم توسيع الكنيسة، وأصبح قبره موجودا داخل الكنيسة.

جوائز وتكريمات

حصل جيمس واط على تكريم وإشادة كبيرة خلال حياته وبعد وفاته، فقد كان زميلًا في الجمعية الملكية في إدنبرة، كما كان عضوًا في الجمعية البتافية للفلسفة التجريبية في هولندا.

حصل واط على الدكتوراه الفخرية من جامعة جلاسكو، وكان عضوًا في الأكاديمية الفرنسية، كما تم تسمية الواط على اسمه لمساهماته في تطوير المحرك البخاري. تم تكريم واط عام 2009 بظهور صورته على ورقة نقدية بقيمة 50 جنيهًا إسترلينيًا، وفي عام 2011 تم انضم إلى قاعة مشاهير الهندسة الاسكتلندية.

أصبحت الورشة في منزله مفتوحة للزوار لسنوات عديدة، ولكن تم إغلاقها لفترة، وتم عرضها للجمهور كجزء من معرض دائم في متحف العلوم عام 2011. تم صنع العديد من التماثيل لجيمس واط في بريطانيا، كما تم تسمية كلية على اسمه.