James Watt: Sanayi devriminin temellerini atan mucit…

İnsanlık tarihi içinde en önemli gelişmelerden biri olan sanayi devrimi, hemen her alanda büyük değişimleri beraberinde getirdi. Sanayi devriminden önce insanlık, farklı ihtiyaçlara uygun şekilde farklı enerji çeşitlerinden yararlanabiliyordu. Isınmak için odun ve kömür, gemileri hareket ettirmek için rüzgar, buğday öğütmek için su değirmeni kullanılıyordu. Ancak bitkilerden, güneşten ve kas gücünden gelen enerjinin imkanları sınırlıydı. İskoç mucit James Watt‘ın geliştirdiği buhar motoru, enerji başta olmak üzere pek çok alanda büyük dönüşümleri beraberinde getirdi. Kullanımı 18. yüzyılın ikinci yarısına kadar uzanan buhar makinelerini daha verimli hale getiren James Watt icatları sayesinde sanayi devriminin temellerini attı. James Watt buhar motoru sayesinde İngiltere, sanayi devriminin öncülüğünü üstlendi. Buhar gücüyle çalışan gemiler, demiryolları, içten yanmalı motorlar ve diğer buluşlar, James Watt‘ın icatları sayesinde ortaya çıktı. Bir Ofix Blog klasiği olan başarı hikayeleri köşemizde bu hafta, James Watt‘ın hayatından kesitler sunarak başarı hikayesini okurlarımızla paylaşacağız. 

James Watt kimdir?

James Watt, 19 Ocak 1736 tarihinde İskoçya’nın Inverclyde bölgesine bağlı Greenock kasabasında dünyaya geldi. Zayıf bir çocuk olan küçük James, hayatı boyunca çekeceği migren ağrılarıyla erken yaşlarda tanıştı. James‘in bakımıyla yakından ilgilenen ailesi, çektiği acıları unutturmak için onu meşgul edecek çeşitli imkanlar sağladı. Gemi inşaatçısı olan babası James‘i yalnız bırakmıyor, keyifli vakit geçirmesi ve el becerilerini geliştirmesi için çeşitli araç gereçlerle tanışmasını sağlıyordu. İyi bir marangoz olan babasının yanında geçirdiği süre boyunca küçük James, el becerilerinin yanı sıra mekanik becerilerini de geliştiriyordu. İlkokul yıllarında en sevdiği ders matematikti. Bunun esas nedeni, yeni şeyler üretmek için matematiğin gerekli ve faydalı olduğunu anlamış olmasıydı. Hem gemi inşaatı, hem de marangozluk alanında matematiğin önemini gören küçük James, henüz bu dönemlerden itibaren sayısal yetenekleri ile mekanik becerilerini birlikte kullanmayı öğrenmişti. Babasının işlerine küçük yaşlardan itibaren ilgi duyan James Watt, en çok buhar makinelerinden etkilenmişti. 

18. yüzyıldan itibaren buhar makineleri İskoçya’da kullanılmaya başlanmış, çeşitli işlerde insan emeğinin yerini buhar makineleri almaya başlamıştı. Özellikle madenlerde su pompası olarak kullanılan buhar makinelerine İskoçya’nın pek çok madeninde rastlamak mümkündü. Madenlerde çıkan suyun tahliyesi için kullanılan bu pompalar, madencilik alanında yeni bir dönemin başlamasını sağlamıştı. Derinlerdeki suyun tahliyesini kolaylaştıran buhar makineleri, madencilik alanında yapılan çalışmaları daha güvenli hale getirmişti. Çocukluk yıllarından itibaren James Watt, gemilerde kullanılan pusula, kadran, teleskop gibi mekanik araçların yapısını inceliyor, bunları nasıl daha iyi hale getirebileceğini düşünüyordu. 17 yaşına geldiğinde, aygıt yapımcısı olmaya karar verdi. Bu alanda kendisini geliştirmek için önce Glasgow şehrine, ardından Londra’ya gitti. Bu süreçte en önemli desteği de babasından gördü. Londra’da geçirdiği bir yıllık süre zarfında aygıt yapımcılığı alanında çok önemli beceriler kazandı. Fakat Londra’nın fiziki koşulları James Watt‘ın sağlık durumunu bozdu. Artan migren ağrıları nedeniyle 1757 yılında Glasgow’a döndü. 

James Watt ve Buhar Motoru

Glasgow’a döndükten sonra James Watt, üniversite bünyesinde matematik aygıtları üretimine başladı. Glasgow Üniversitesi için pusula, terazi, yükseklik ölçme aygıtı gibi aygıtlar üreterek geçirdiği bu dönemde, aynı zamanda da İskoç bilim insanlarını tanımaya başladı. Kimyacı Joseph Black‘le kurduğu dostluk, termodinamik alanında kendisini geliştirmesini sağladı. Gizli ısı kavramını geliştiren Black, ısı enerjisinin hareket enerjisine dönüşümü konusunda ileride James Watt‘a ilham verecekti. James Watt 29 yaşına geldiğinde, buhar makineleriyle profesyonel olarak ilgilenmeye başladı. Bu dönemde hem buhar makinesi tamiri yapıyor, hem de bunları geliştirmek için neler yapılabileceğini düşünüyordu. İskoçya’da en çok kullanılan Newcomen motorları, su tahliyesini ciddi ölçüde kolaylaştırmıştı. Ancak bu motorların çalışma prensibi son derece verimsizdi. Motor çalışırken buharın çok küçük bir kısmını kullanabiliyor, buhar kayıpları önlenemiyordu. Bu nedenle Newcomen motorlarının enerji maliyeti oldukça yüksekti. Bu motorları geliştirerek buhar kayıplarını en aza indirebilirse buhar makineleri alanında yeni bir sayfa açabileceğini gördü. 

James Watt‘ın Newcomen motorlarına getirdiği yenilik, buhar kayıplarını önleyen yeni bir buhar yoğunlaştırıcı düzenekti. Bu motorlarda ısı enerjisinin dönüşümü, özel bir silindir içinde sağlanıyordu. Isının katılardan sıvılara, sıvılardan gazlara geçmesi aynı silindirde gerçekleşiyordu. James Watt‘a göre enerji kaybına yol açan bu durum, ısı enerjisinin silindire bağlı ayrı bir düzenekte dönüşümüyle aşılabilirdi. Kondansatör adı verilen bu düzenek, yoğunlaşma silindirinden ayrı olduğu için ısı kaybını önledi, enerji verimliliği sağladı. Bu dönemde tanıştığı John Roebuck, James Watt‘ın buluşundan çok etkilendi ve birlikte motor yapmaya karar verdiler. Kurdukları ortaklık sayesinde James Watt, ilk kondansatörlü motorunu üretmeyi başardı. 1769 yılında James Watt‘ın aldığı patent, itfaiye araçlarında yakıt tüketimini azaltan yeni bir buhar makinesine ilişkindi. Bu buluş sayesinde buhar makineleri tarihinde yeni bir sayfa açıldı. Bu süreçte John Roebuck, ortaklıktan ayrıldı ve hisselerini Matthew Boulton‘a devretti. 1770’li yıllarda Boulton & Watt şirketi, İskoçya’nın en büyük mühendislik firması haline geldi. 

James Watt Buhar Motorunun Çalışma Prensibi

James Watt hayatı boyunca buhar enerjisiyle ilgili çok sayıda deney yaptı ve buhar makinelerini geliştiren pek çok çözüm üretti. James Watt‘ın buharla ilgili deneyleri sayesinde suyu buharlaştırmak için kullanılan enerji yüzde 75 dolayında azaldı. Newcomen motorlarında tek piston kullanılıyor, enerjinin büyük bölümü piston tarafından harcanıyordu. James Watt piston sayısını ikiye çıkararak enerji maliyetini azaltabileceğini gördü. Geliştirdiği buhar makinesinde sıcak ve soğuk olmak üzere iki piston vardı. Watt bağlantısı adı verilen bu düzenek, iki pistonlu yapıların mekanik hareket eğrisini hesaplamayı olanaklı kılıyordu. Günümüzde otomobil pistonlarında ve süspansiyonlarında da kullanılan Watt bağlantısı, piston aksamlarının hareket halinde çizdikleri eğrileri hesaplamayı mümkün hale getirdi. Buhar makinesi içindeki piston sayısını ikiye çıkaran James Watt, Newcomen motorlarından farklı olarak ısı enerjisini aynı zamanda da hareket enerjisine dönüştürebiliyordu. Oysa Newcomen motorları hareket enerjisi için değil, pompalama işleri için tasarlanmıştı. James Watt ile birlikte buhar makinelerinin kullanım olanakları arttı. 

James Watt buhar makinesi en başarılı sonuçlarını taşımacılık alanında gösterdi. James Watt‘ın geliştirdiği özel düzenekler buhar enerjisinin tekerlek döndürmesini mümkün hale getirmişti. Taşımacılıkta çığır açan bu sistem, yük taşımak için artık insan veya hayvan gücünün yanı sıra yeni bir enerji çeşidini insanlığın hizmetine sundu. James Watt ile birlikte buhar makinelerinin enerji verimliliği artıp kullanım alanları genişlerken, ticari bakımdan değeri de artmaya başladı. 1770’lerin ikinci yarısında İskoçya’da yeni mühendislik şirketleri kurulmaya başlandı ve buhar makinesi üretimi ciddi ölçüde arttı. Bu gelişmeler başta Londra olmak üzere İngiltere’de de heyecanla karşılandı. O güne kadar kullanım alanı madenlerle sınırlı kalan buhar makinelerinin mekanikle ilgili pek çok alanda başarılı sonuçlar doğurması, İngiliz iş çevrelerinin dikkatinden kaçmadı. Bu süreçte başta gıda olmak üzere pek çok alanda James Watt buhar makineleri için talepler arttı. İngiltere’de kurulan un, kağıt, şeker, pamuk fabrikalarının birçoğunda James Watt buhar makineleri yer almaktaydı. 

James Watt İcatları

James Watt‘ın en önemli icadı şüphesiz ki buhar motoruydu. Günümüzde James Watt‘ın en bilinen icadı olan buhar motoru, James Watt ismiyle adeta özdeş hale geldi. Bilgi yarışmalarında sıkça sorulan “Buhar motorunun mucidi kimdir?” sorusuna hemen herkes James Watt cevabını verebilir. Modern buhar motorunun babası olarak kabul edilen James Watt, aslında buhar makinesini sıfırdan icat etmedi. Ancak getirdiği yeniliklerle buhar motoruna kullanımı günümüzde de devam eden modern biçimini kazandırdı. Bu dönüşüm sayesinde buhar motoru yalnızca madencilik alanında değil, aynı zamanda pek çok endüstriyel alanda üretim bandında yerini aldı. Sonraki süreçte otomobil, otobüs ve uçak gibi taşıma araçlarında da buhar motorundan yararlanıldı. Ancak James Watt icatları buhar motoruyla sınırlı değildi. Baskı teknolojileri alanında James Watt, çizimleri el değmeden kopyalamayı sağlayan mekanik araçlar geliştirdi. Fotokopi makinesinin atası olarak kabul edilen bu araçlar, mürekkebi mekanik yöntemlerle kağıda taşıyor ve çizimlerin kopyalanmasını sağlıyordu. 

James Watt‘ın diğer icatları arasında döner motor, mikrometre, devir sayacı ve beygir gücü yer almakta. Bunlardan döner motorun ilham kaynağı buhar motoruydu. Oval bir kasa içinde döner piston kullanarak geliştirdiği bu motor, sonraki süreçte yeni motor çeşitlerine ilham kaynağı oldu. Döner motorda aks ve mil etrafında hareketi sağlayan rotor parçalarının sayısının artması, her ihtiyaca uygun yeni motorların tasarlanmasının önünü açtı. Bu sayede geleneksel el tezgahları ve körüklerde harcanan insan emeğinin yerine buhar gücünün geçmesi kolaylaştı. Makine tasarımı için geliştirdiği mikrometre 0.01 milimetre duyarlılığına sahip ölçümler yapmasını sağladı. Mikrometre sayesinde James Watt, farklı ihtiyaçlara uygun buhar motoru tasarımlarını kusursuz denilebilecek bir hassasiyetle gerçekleştirdi. İcat ettiği devir sayacı, motorlu cihazların birim zamandaki devir sayısını tespit etmeyi sağladı. 1 dakikadaki devir adedini gösteren bu saat, modern motor sanayisinin gelişimini hızlandırdı. Bilim dünyasına kazandırdığı beygir gücü ifadesi ise motor güçlerinin belirlenmesini sağladı. 

James Watt ve Sanayi Devrimi

İnsanlık tarihinde tarım devriminden sonra en önemli devrim şüphesiz ki sanayi devrimiydi. 18. yüzyılın ikinci yarısında buhar makineleriyle birlikte sanayi devrimine giden süreç şekillenmeye başlamıştı. Ancak bu süreçte en önemli gelişmeler James Watt öncülüğünde gerçekleştirildi. Buhar makinelerine getirdiği yeniliklerle buhar gücünün pek çok alanda etkili ve verimli şekilde kullanılmasını sağlayan James Watt, sanayi devriminin esas öncülerinden biri olarak kabul edilmekte. James Watt buhar motoru sayesinde 19. yüzyılın ikinci yarısında İngiltere, sanayi devriminin öncülüğünü üstlendi. Buhar gücüyle çalışan gemiler, demiryolları, içten yanmalı motorlar ve diğer buluşlar, James Watt‘ın icatları sayesinde ortaya çıktı ve geliştirildi. Bu süreçte çelik gibi işlenmesi zor madenlerin kullanımı arttı, inşaat alanında yeni üretim teknolojileri geliştirildi. Endüstriyel seri üretimin artmasıyla birlikte ekonomik refah arttı. Bu süreçte aynı zamanda da kentleşme ve göç arttı, büyük şehirlerde yeni yaşam tarzları ortaya çıktı. İngiltere’den sonra sanayi devrimi Avrupa’ya yayıldı ve modern hayat tarzı gelişmeye başladı. 

İcatları sayesinde James Watt, henüz 1800’lerin başlarında büyük bir servet kazanmıştı. Bu dönemde emekliye ayrıldı ve tüm zamanını güç ölçümünü standartlaştırmak için çalışarak geçirdi. Buhar basıncını gösteren ve kaydeden buhar göstergesi gibi buluşların patentini almış olsa da güç ölçümünde henüz bir standartlaşma yoktu. Beygir gücü şeklinde tanımladığı güç birimi, bu süreçte en önemli odak noktasıydı. Bir atın belli bir sürede yaptığı işi ölçerek bunu “beygir gücü” şeklinde tanımlayan James Watt, buhar makinelerinin gücünü bu ölçüyle tanımlayarak güç ölçümünde standartlaşma konusunda çok önemli bir adım attı. Kullanımı günümüzde de devam eden beygir gücü ifadesi, farklı motor çeşitleri arasında karşılaştırma yapmaya imkan sağladı. 1960 yılında uluslararası birimler sisteminde güç birimi olarak Watt‘ın kabulü, onun anısını yaşatmayı amaçlamıştı. 25 Ağustos 1819 tarihinde hayata veda eden James Watt, geride bıraktığı icatları sayesinde başta İngiltere olmak üzere Avrupa’da sanayi devriminin hızla ilerlemesini sağladı. 

Tüm okurlarımızın her gününün bir başarı hikayesi ile geçmesini diliyoruz… 

İlgili yazılar

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir