James Watt (19. ledna 1736 Greenock, Království Velké Británie – 25. srpna 1819 Handsworth, Spojené království Velké Británie a Irska) byl skotský vynálezce, mechanik, fyzik a matematik, jehož vylepšení parního stroje se stalo ve Velké Británii a dalších zemích základem následující průmyslové revoluce. Později vynalezl ještě výkonnější dvojčinný parní stroj. Po Wattovi je v Mezinárodní soustavě jednotek pojmenována jednotka výkonu – watt.
Watt si uvědomil, že při nutném opakovaném ohřívání stávajícího parního stroje se plýtvalo velkým množstvím energie – v roce 1769 proto vytvořil samostatný kondenzátor umístěný mimo válec, čímž zvýšil účinnost nového typu stroje. V roce 1775 začal spolupracovat s Matthewem Boultonem a založil s ním společnost Boulton & Watt. Tento podnik se nakonec dokázal prosadit a Watt díky němu nabyl značného bohatství.
Ustanovil fyzikální veličinu práce a zavedl jednotku koňská síla, dále vynalezl například odstředivý regulátor či kopírovací stroj.
Život
Původ a rodina James Watt se narodil 19. ledna 1736 ve William Street ve skotském Greenocku; pokřtěn byl 25. ledna.
Jeho pradědeček byl farmář z Aberdeenu. Wattův dědeček, Thomas Watt, narozený v roce 1642 se později přestěhoval do Cartsdyke, nyní předměstí Greenocku; zde založil školu matematiky a také učil místní rybáře a námořníky navigovat. Později zastával i soudcovské funkce a stal se jedním z předních občanů Greenocku. Dokázal vybudovat úspěšný podnik, který opravoval lodě, navigace, kompasy atd. Byl bailiemBailie byla funkce skotského úředníka, jakási obdoba rychtáře. barona Cartsburnu. Se svou ženou Margaret Sherrerovou měli šest dětí, avšak tři z nich zemřely již v dětství, čtvrté se pak dožilo jen 18 let. Zemřel v roce 1734, jeho vdova o rok později.
Po jeho smrti převzal podnik jeho druhorozený syn, James Watt mladší (* 28. ledna 1699). Ten dokázal zaměstnávat až 40 dělníků, ovšem po ztrátě jedné lodi převážející velice hodnotný materiál přišel o většinu majetku. Kromě podnikání působil také ve státní správě. Více než dvacet let byl členem greenocké rady, po nějakou dobu i jejím pokladníkem, nakonec i bailiem města. Byl ženatý s Agnes Muirheadovou pocházející ze staré rodiny Muirheadů, která se již ve 12. století usadila v pozdějším hrabství Clydesdale, ještě později Lanarkshire. Agnes prý byla neobyčejně inteligentní dáma s veselou povahou.
Oba Wattovi rodiče byli presbyteriáni a patřili ke Covenantskému hnutí. Narodilo se jim celkem pět dětí, čtyři synové a jedna dcera. Tři z nich ale zemřeli již v mládí. Kromě Jamese Watta se dospělosti dožil ještě jeho bratr John, který však zemřel na moři na cestě do Ameriky ve věku jen málo přes dvacet let.
Vlastní rodinu si James Watt začal budovat ve druhé polovině 18. století. Nejdříve si roku 1764 vzal za manželku svou sestřenici Margaret Millerovou. Z tohoto manželství vzešlo celkem pět dětí, z nichž se dospělosti dožili pouze syn James (1769–1848) a dcera Margaret (1767–1796). Společné soužití Jamese Watta a Margaret, rozené Millerové, bylo ukončeno až její náhlou smrtí při porodu v roce 1772. Později, v létě roku 1776, se Watt oženil podruhé, a to s dcerou bohatého barvíře Jamese McGrigora Ann McGrigorovou. S ní měl dvě děti, obě však zemřely již v dětství.
Dětství a studia James Watt již od dětství vynikal v matematice. Kvůli svému chatrnému zdraví ale nemohl zpočátku navštěvovat školu, a byl proto vyučován svou matkou. Ta jej naučila číst, otec ho pak naučil základům aritmetiky a geometrie. Když bylo Wattovi 6 let, byl podle Patricka Jamese Muirheada jeho otec blíže nejmenovaným mužem za domácí vzdělávání svého syna kárán. Poté, co však daný muž zpozoroval, že chlapec řeší jakýsi matematický problém a jeho znalosti si následně ověřil i pomocí několika otázek, údajně žasl nad Wattovou inteligencí. Později James Watt navštěvoval obchodní školu a nato gymnázium, kde se zajímal zejména o fyziku a matematiku. Naučil se také latinsky a řecky, tyto jazyky jej však nebavily. Vzdělávali ho soukromě i místní odborníci. Jeho pozdějším úspěchům pak podle Wattových životopisců pomohl také fakt, že již jako malý trávil čas v otcově dílně, kde vyráběl kladkostroje, rumpály apod.
V dětství trpěl bolestmi hlavy. Ty jej v některých činnostech indisponovaly na několik dní, někdy i týdnů. V létě pobýval zejména u svých příbuzných, rodiny Muirheadů. Za pár hodin dokázal údajně nastudovat takové množství znalostí, jako dokázal běžný člověk za několik dní. Životopisec Muirhead se však zmiňuje, že Watt nikdy nespěchal a našel si prostor pro volný čas, který věnoval svým přátelům, básnictví, čtení či přírodě. Své inteligence a talentu si byl vědom. Jeho další zálibou bylo rybaření; rybařil na mole za svým rodným domem v Greenocku. Zaujala jej také astronomie; hvězdy pozoroval otcovými nástroji a dokázal tím strávit mnoho času. Od svých 14 let často pobýval u svého strýce v Glasgow, kde se začal zajímat o chemii a anatomii.
V roce 1753 mu zemřela matka a jelikož jeho otec už neměl téměř žádné finanční prostředky, Watt věděl, že si nebude moci dovolit nadále studovat. Kvůli svému zdraví si tedy nakonec zvolil práci výrobce měřidel, která mu vyhovovala. Obrátil se na svého strýce v Glasgow, Johna Muirheada, obchodníka, u něhož následně od června roku 1754 do května 1755 bydlel. náhled|alt=Mramorová socha na podstavci, zobrazující muže sedícího na židli proti pozorovateli. Muž zamyšleně hledí na papíry položené na svém klíně, které si přidržuje levou rukou. Pravou na svrchní papír rýsuje kružítkem.|Socha Jamese Watta od Francise Chantreye v Glasgowské kulturní budově Hunterian Museum and Art Gallery. Jako výrobce měřidel byl James Watt v Glasgow jediný, přičemž se krom toho zabýval opravou a výrobou jiných věcí, například brýlí, houslí, spinetů, rybářských prutů či kladek.
Watt se v tomto období seznámil skrze svého přítele Andrewa Andersona s jeho starším bratrem Johnem, který byl profesorem přírodní filozofie. Ten si Watta tak oblíbil, že mu umožnil přístup do své vědecké knihovny, v níž Watt poté trávil mnoho času. Prostřednictvím Johna Andersona a především profesora Muirheada, příbuzného Wattovy matky, byl uveden do společnosti dalších profesorů. Nejvíce upoutal pozornost profesora přírodní filozofie doktora Dicka, na jehož radu se Watt rozhodl odjet v doprovodu svého vzdáleného příbuzného, námořního kapitána Marra, do Londýna, kde mohl dosáhnout vyšší úrovně vzdělání než ve Skotsku.
Jelikož Watt v Londýně kromě kapitána Marra neměl žádné příbuzné, musel si hledat práci na zajištění svého živobytí. Většina podniků, které navštívil, však vyžadovala, aby zde působil jako učeň po dobu sedmi let. Watt se ale chtěl za rok vrátit do Glasgow a tam si založit svůj vlastní podnik. Nejdříve si našel místo u hodináře, ale jak tam, tak i u místního mechanika vydržel jen krátkou dobu. Nakonec se na roční smlouvě domluvil s výrobcem matematických nástrojů Johnem Morganem, jemuž se Wattova práce líbila. Wattův otec za tuto „stáž “ zaplatil 25 guinejí, což bylo v té době značné množství peněz. Běžná sedmiletá stáž tehdy stála do 10 guinejí.
V té době James Watt žil ve velmi skromných podmínkách, neboť byl do určité míry stále finančně závislý na svém otci. V jednom dopise otci lituje, že tyto náklady nedokáže snížit, protože věděl, že otcova finanční situace také nebyla dobrá. U Morgana vyráběl kvadranty, váhy, později teodolity atd. – práci, která mu byla přidělena, splnil co nejdůkladněji, jak mohl. Během zimy však dostal silnou rýmu, dostal také kašel a bolesti související s revmatismem. Aby se zotavil, rozhodl se vrátit domů. S sebou si vzal i několik nových a vzácných nástrojů. Z Londýna odjel na konci srpna 1756.
Působení v Glasgow Po uzdravení se James Watt vrátil do Glasgow, kde si chtěl založil svůj vlastní podnik. V té době nepůsobil ve Skotsku žádný výrobce měřidel. V podnikání se však Watt nemohl uplatnit, protože cechovní pravidla vyžadovala zmíněných sedm let studií. Pomohl mu až jeho přítel, profesor Dick, od něhož dostal nabídku na opravu astronomických přístrojů z Jamajky odkázaných Glasgovské univerzitě Alexanderem Macfarlanem. Watt si za tuto práci vydělal své první větší peníze, pět liber. Později byl na Glasgovské univerzitě zaměstnán jako univerzitní mechanik. Měl zde k dispozici dvě místnosti, jednu z nich veřejnou, kde prodával své nástroje. Jím vyrobené nástroje se však prodávaly pomalu, a proto je začal posílat do Greenocku, tehdy glasgowského přístavu, kde je prodával jeho otec.
Na univerzitě si Watt záhy získal nejen přátelství tamějšího profesora Josepha Blacka, objevitele skupenského tepla, a Johna Robinsona, který se později stal profesorem Edinburské univerzity,, ale pro svou manuální zručnost i pověst všeuměla. Proto byl Watt profesorem Blackem požádán o sestrojení varhan do svého bytu. Byť Watt nikdy takovou práci nedělal, přijal ji. Nastudoval si teorii, akustiku a hudbu. Nakonec pro svého přítele vytvořil kvalitní nástroj V té době se Wattova pověst začala rychle šířit a mezi svými spolupracovníky byl znám jako ten, „kdo toho znal nejvíce a uměl vyrobit cokoliv“. Nevyhýbal žádné práci, i přesto mu však zbýval čas na pokusy.
S cílem rozšířit podnikání vstoupil v říjnu 1759 do obchodního partnerství s Johnem Craigem. Dvojice shromáždila počáteční kapitál ve výši 200 liber a už pět let od uzavření tohoto partnerství dokázala díky ročnímu hrubému výnosu kolem 600 liber zaměstnávat 16 pracovníků. Ačkoliv bylo toto jejich společné podnikání roku 1765 ukončeno smrtí Johna Craiga, jimi vybudovaný obchod, jehož se ujal jeden z jejich bývalých zaměstnanců jménem Alex Gardner, přetrval až do 20. století.
Práce na parním stroji
Parními stroji se Watt začal poprvé zabývat v roce 1759 na popud svého přítele Robinsona, který ho jako první seznámil s ideou užití páry k pohonu vozidel. Ještě téhož roku se Watt pokusil vytvořit malý model parou poháněného vozu, jenž se však neosvědčil. Později Watt zjistil, že Glasgovská univerzita má k dispozici nejnovější model Newcomenova parního stroje, který ale byl poslán k opravě do Londýna. Watt ovšem nechtěl čekat, a tak se na jeho popud stroj vrátil a on jej dostal ke spravení. Sám si vyrobil k tomu potřebné pomůcky, a jelikož většina děl sepsaných na toto téma byla ve francouzštině, italštině či němčině, začal se tyto jazyky učit.
náhled|Animace Newcomenova parního stroje Po opravě v zimě 1763 se snažil stroj zlepšit. Povšiml si, že kotel dodává páru jen na pár zdvihů pístu, načež bylo nutno čekat na vytvoření nové páry. O možnostech větší efektivity parního stroje přemýšlel několik dalších měsíců. Věděl jak zabránit rychlému zkapalňování páry při jejím vstupu do válce: válec musí být minimálně stejně teplý, jako vstupní teplota páry. Na druhou stranu potřeboval, aby byl parní válec co nejchladnější. Na jedné procházce na začátku roku 1765 se mu však podařilo tento problém vyřešit. Páru není nutno srážet přímo ve válci, ale v jiné, s válcem spojené nádobě. Vyrobil tedy oddělený kondenzátor, čímž stroj výrazně zefektivnil. Dále pokračoval ve vylepšování parního stroje. Později přišel také na to, že efektivita parního stroje se zvýší ještě více tím, když parní válec uzavře na obou stranách. Vynalezl tak dvojčinný parní stroj, v němž pára koná práci na obou stranách pístu.
Uskutečnění Wattova nápadu podle jeho nákresu trvalo celý půl rok. Z tohoto modelu však unikala pára. James Watt tedy za pomoci klempíře, nepříliš znalého parních strojů, postavil nový a rozměrnější, neboť se domníval, že tím problém s unikající párou vyřeší. Ani tento stroj však nefungoval a Wattovi navíc došly finance.
Partnerství s Roebuckem Pomohl mu podnikatel John Roebuck, který si uvědomoval, co může Wattův stroj znamenat pro jeho doly. Newcomenův parní stroj byl totiž používán k odčerpávání vody z dolů, avšak pokud bylo vody příliš, vznikaly záplavy a horníci mohli utonout.