James Watt

James Watt : encyclopédie physique

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James Watt
Portrait de James Watt par Carl Frederik von Breda
Naissance	19 janvier 1736 Greenock (Écosse)
Décès	19 août 1819 Heathfield (Angleterre)
Nationalité	Écossais
Champs	machine à vapeur, Énergétique
Institution	Université de Glasgow, Boulton & Watt
Célèbre pour	Watt,
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James Watt (né le 19 janvier 1736 à Greenock en Écosse - mort le 19 août 1819 à Heathfield près de Birmingham en Angleterre) était un ingénieur écossais dont les améliorations sur la machine à vapeur furent une étape clé dans la révolution industrielle. Il a animé la célèbre Lunar Society de Birmingham.

Sommaire

[modifier] Biographie

James Watt est né le 19 janvier 1736 à Greenock, petite ville d'Écosse. Son père était un shipwright, propriétaire de bateau et entrepreneur, alors que sa mère, Agnus Muirhead, venait d'une famille distinguée et était instruite. Tous les deux étaient des presbytériens et des covenantaires convaincus. James Watt est allé à l'école de manière irrégulière et était préférentiellement instruit dans la demeure de ses parents par le soin de sa mère. Il a montré une grande dextérité manuelle et une aptitude pour les mathématiques, alors que les langues grecques et latines lui déplaisaient.

1736 : Naissance à Greenock, en Écosse le 19 janvier 1736
1750 : une centaine de machines de Thomas Newcomen fonctionnent en Angleterre^[1].
1752 : le charbon de Montrelais (450 km2) près d'Ancenis^[2], qui vendra à la fonderie royale d'Indret, pour John Wilkinson, jugé aussi bon que le meilleur charbon de Newcastle.
1754 : Apprend la fabrication d’instruments mathématiques à Londres avant de retourner à Glasgow.
1763 : En tant que fabricant d’instruments à l’Université de Glasgow, répare une machine à vapeur de Newcomen, ce qui l’amène à réfléchir aux manières d’améliorer la machine.
1765 : En se promenant dans le « Parcours de Golf » du parc Glasgow Green, l’idée lui vient d'une chambre de condensation séparée pour la machine à vapeur.
1765 : son ami et professeur à l'Université de Glasgow, le chimiste Joseph Black (1728 – 1799), découvreur de la chaleur latente de la vapeur d'eau investit dans l'entreprise.
1765 : Joseph Black lui présente le savant et industriel John Roebuck, qui propose de l'aider financièrement et industriellement en échange d'une participation des deux-tiers du capital. John Roebuck avait percé une mine de charbon se heurtant à des ruissellements d'eau, qui génèrent un niveau d'humidité tel que la machine brevetée par Thomas Newcomen en 1712 ne suffisait pas pour évacuer l'eau et s'intéressait pour cette raison à la machine de James Watt^[3].
1767 : Arpenteur du canal de Forth et Clyde.
1768 : il accepte la proposition de John Roebuck, qui se retrouve cepednant en difficulté financière dès 1772^[4].
1769 : Fait breveter la chambre de condensation séparée pour la machine à vapeur.
1774 : Crée une entreprise à Soho, près de Birmingham, pour produire sa machine à vapeur améliorée.
1775 : Matthew Boulton rachète les 66% du capital détenus par John Roebuck, alors en difficulté financière dans une manufacture de sulfate de fer créée pour approvisionner en blanchisseurs les fabricants de vêtements en lin.
1781 : Fait breveter l’engrenage soleil et planète inventé par William Murdoch pour convertir un mouvement vertical en mouvement de rotation.
1782 : Invente la machine à double action.
1784 : Fait breveter une locomotive à vapeur.
1788 : Adapte le régulateur à boules pour utilisation sur la machine à vapeur.
1800 : environ 500 machines à vapeur de James Watt en circulation^[5].
1819 : Meurt le 19 août à Heathfield près de Birmingham.

[modifier] Ses avancées technologiques

La machine à vapeur conçue par Bolton et Watt. Dessin de 1784

Watt a adapté le régulateur à boules - déjà utilisé pour la régulation des moulins à vent et à eau- pour assurer la régulation de la vitesse d’une machine à vapeur. Il a inventé la jonction à mouvement parallèle qui convertit un mouvement circulaire en mouvement vertical et le diagramme indicateur de vapeur pour mesurer la pression de la vapeur dans le cylindre pendant le cycle de fonctionnement de la machine, montrant ainsi son efficacité.

Watt a grandement contribué à la transformation de la machine à vapeur embryonnaire en un moyen de production d’énergie fiable et économique. Il s’est aperçu que la machine à vapeur de Newcomen gâchait presque trois quarts de l’énergie de la vapeur en chauffant le piston et la chambre. Watt a développé une chambre de condensation séparée ce qui a augmenté significativement l’efficacité. Des améliorations supplémentaires (isolation du cylindre de vapeur, la machine à double action, un compteur, un indicateur et une valve de commande de puissance) ont fait de la machine à vapeur l’œuvre de sa vie.

Watt était opposé à l’utilisation de vapeur à haute pression et certains considèrent qu’il a freiné le développement technique de la machine à vapeur par d’autres ingénieurs, jusqu’à ce que ses brevets expirent en 1800. En particulier l’interdiction faite à son employé William Murdoch de travailler avec de la vapeur à haute pression pour ses expérimentations sur la locomotive à vapeur, a retardé le développement et l’application de cette invention. Avec l’aide de son associé Matthew Boulton (co-fondateur de l'entreprise Boulton & Watt), il s’est battu contre des ingénieurs rivaux comme Jonathan Hornblower qui a essayé de développer des machines qui échapperaient à ses brevets généraux. Boulton s’est avéré excellent homme d’affaires, et les deux hommes ont fini par faire fortune.

Il a introduit une unité appelée le cheval-vapeur pour comparer la puissance fournie par les machines à vapeur, sa version de l’unité étant équivalente à 550 livres-pied par seconde (environ 745,7 watts).

Watt a également inventé plusieurs autres choses, un appareil pour copier les lettres n’étant pas la moindre^{[réf. nécessaire]}.

[modifier] Controverse

Le statut de Watt comme véritable inventeur de certains des nombreux principes et inventions pour lesquels il a déposé des brevets est sujet à controverse. Il a en particulier bénéficié des recherches des chimistes Joseph Black et John Roebuck(1718-1794).

Il avait pour habitude (à partir des années 1780 environ), soit de déposer des brevets vagues, soit de s’approprier, quand il en avait connaissance, les idées d’autres personnes en déposant des brevets avec l’intention que l’invention lui fût créditée, et s’assurant que personne d’autre ne pût travailler dans un domaine particulier. Comme il le dit dans une lettre adressée à Boulton le 17 août 1784 :

« J’ai donné pour les moteurs de chariots les descriptions que je pouvais, en fonction du temps et de l’espace que je pouvais m’autoriser ; mais c’est très imparfait et ne peut servir qu’à empêcher d’autres gens de déposer des brevets similaires. »

Deux exemples de cette pratique sont le dépôt d’un brevet pour l’engrenage soleil et planète en 1781 et le dépôt d’un brevet pour une locomotive à vapeur en 1784, alors que c’est son employé William Murdoch qui est à l’origine de ces deux inventions..

[modifier] Son héritage

La machine à vapeur conçue par James Watt a permis de passer d’une machine d’usage limité à une machine efficace aux nombreuses applications. Ce fut la source d’énergie principale de la Révolution industrielle naissante, dont elle a considérablement accru la capacité de production (avant elle, l'essentiel de l’énergie était d'origine humaine). Elle fut également essentielle pour les progrès qui ont suivi dans le domaine des transports, comme le bateau à vapeur et la locomotive.

Michael H. Hart a classé Watt 22ème dans son livre Les 100 personnes les plus influentes de l’histoire de l’humanité

[modifier] Commémoration

Statue de Watt sur Chamberlain Square devant la Birmingham Central Library (bibliothèque) à Birmingham. Œuvre d'Alexander Munro, 1868.

Watt fut enterré près de St. Mary’s Church, Handsworth, à Birmingham. Une extension ultérieure de l’église, par-dessus sa tombe, fait que sa sépulture se trouve maintenant à l’intérieur de l’église.

L’unité de puissance du SI, le watt, porte son nom. Ainsi que, au moins en partie, l’Université Heriot-Watt à Édimbourg.

À Birmingham, son souvenir est également rappelé par les Moonstones (des mémoriaux), deux statues individuelles, et une statue de William Bloye le représentant en compagnie de Boulton et Murdoch, et par une école portant son nom.

Quatre facultés portent son nom en Écosse, la Faculté James Watt à Kilwinning (Campus North Ayrshire) et Greenock (2 à Greenock, le Campus Finnart et le Campus Waterfront) et un campus à Largs.

La demeure de Matthew Boulton est maintenant un musée, le Soho House, commémorant l’œuvre des deux hommes.

Plus de 50 routes ou rues portent son nom dans le Royaume-Uni.