WATT GAV ÖKAD EFFEKT ÅT DEN INDUSTRIELLA REVOLUTIONEN

Vissa vetenskapsmän har varit så viktiga för vår förståelse av världen vi lever i att de fått enheter uppkallade efter sig. En av dem är James Watt, skotten som utvecklade ångmaskinen och därmed var en av dem som lade grunden till den industriella revolutionen.

Ångmaskin designad av James Watt. Tillsammans med sin affärskompanjon Matthew Boulton fick han stor affärsmässig framgång i och med tillverkning och försäljning av ångmaskiner.

Ångmaskin designad av James Watt. Tillsammans med sin affärskompanjon Matthew Boulton fick han stor affärsmässig framgång i och med tillverkning och försäljning av ångmaskiner.

Säg watt, och de flesta tänker på jordnära saker som glödlampor, dammsugare, bilmotorer, vindkraftverk – eller elräkningen. Watt är SI-enheten för effekt, alltså hur stor mängd energi som överförs per tidsenhet från ett system till ett annat, och motsvarar J/s (joule/sekund). Handlar det om mekaniskt arbete kan man även använda Nm/s (newtonmeter/sekund).

En äldre enhet för mekanisk effekt är hästkraft. En hk motsvarar ungefär 735 W, medan en engelsk ”horsepower” är något mer effektfull, cirka 746 W. Beteckningen hästkraft myntades av skotten James Watt i slutet av 1700-talet. Därmed är cirkeln sluten och det är fullt naturligt att denne instrumentmakare, ingenjör och uppfinnare har fått ge namn åt SI-enheten för effekt.

James Watt

James Watt

Vågar och kompasser
James Watt föddes 1736 i Greenock vid Firth of Clyde i Skottland. Hans far hade en firma som sysslade med skepps- och husbyggnad och dess verkstäder spelade en viktig roll under Watts uppväxt. Här experimenterade han och gjorde modeller. 17 år gammal hade han bestämt sig för att bli instrumentmakare och flyttade därför först till Glasgow och sedan till London för att lära sig yrket­. Tillbaka i Glasgow 1757 startade han en verkstad vid universitetet, där han tillverkade exempelvis vågar och kompasser.

Men det är som ångmaskinens fader vi känner James Watt. Han var inte dess uppfinnare – många var inblandade och den första praktiskt funge­rande ångmaskinen hade skapats redan ett drygt halvsekel tidigare, år 1712 av den brittiske teknikern Thomas Newcomen. Det var emellertid när Watt 1764 reparerade en modell av en ångmaskin av Newcomentyp som han började fundera över om man inte skulle kunna förbättra den för att minska värmeförlusterna.

Året därpå hade Watt kommit på lösningen: en separat kondensor. Genom att låta kondensationen av ångan ske i ett utrymme åtskilt från men förbundet med cylindern kunde man öka verkningsgraden hos ångmaskinen och minska energiförbrukningen kraftigt. 1769 fick Watt sitt berömda patent på ”A New Invented Method of Lessening the Consumption of Steam and Fuel in Fire Engines”. Detta skedde samtidigt som han arbetade som lantmätare i Skottland för att på så vis få en inkomst.

Watts framgång kom inte i ett slag. Ett flertal tidiga konstruktioner visade sig vara mindre lyckade. Här ett exempel på en roterande ångmaskin från 1769.

Watts framgång kom inte i ett slag. Ett flertal tidiga konstruktioner visade sig vara mindre lyckade. Här ett exempel på en roterande ångmaskin från 1769.

Ångmaskiner
För att kunna fokusera på ångmaskineriet flyttade Watt 1774 till Birmingham, där han slog sig ihop med finansiären Matthew Boulton i ett samarbete som varade i 25 år. Under dessa år tillverkade deras företag omkring 500 ångmaskiner, vilka installerades främst inom gruv- men även inom bland annat spannmåls- och väveriindustrin. Själv fortsatte Watt att vidareutveckla dem. 1781 konstruerade han en så kallad planetväxel som omvandlade kolvens rätlinjiga rörelse till en roterande rörelse, året därpå patenterade han den dubbelverkande ångmaskinen, 1787 utvecklade han en centrifugalregulator och 1790 uppfann han en tryckmätare. Därmed hade ångmaskinen på några decennier förvandlats från en enkel pump till en mångsidig kraftkälla.

Centrifugalregulator från 1787. Ångtrycket får regulatorn att rotera och kulorna tvingas utåt och uppåt av centrifugalkraften. I detta läge minskar regulatorn mängden ånga som passerar. Rotationen avtar, kulorna sjunker neråt och öppnar för mer ånga.

Centrifugalregulator från 1787. Ångtrycket får regulatorn att rotera och kulorna tvingas utåt och uppåt av centrifugalkraften. I detta läge minskar regulatorn mängden ånga som passerar. Rotationen avtar, kulorna sjunker neråt och öppnar för mer ånga.

Mätte hästkrafter
Men låt oss återgå till det här med hästkrafter. Watts ångmaskiner var inte gratis, så det gällde för honom att kunna övertyga gruvägare och andra om att hans maskiner var ekonomiskt effektivare än de hästar de var ämnade att ersätta. För att göra detta undersökte han hur effektiva dessa hästar som drog upp kol ur gruvor var.

Resultatet blev att en gruvponny kunde utföra ett arbete på ”22 000 foot-pounds per minute”, alltså motsvarande att lyfta en massa av 22 000 pounds (10 ton) en fot (30 cm) på en minut. Watt lade sedan på 50 procent till detta värde och definierade en ”horsepower” som ”33 000 foot-pounds per minute”. Utifrån detta värde kunde han sedan marknadsföra sina ångmaskiner genom att ange hur många hästar de kunde ersätta.

James Watt drog sig tillbaka från sina affärer omkring år 1800 och dog 1819. Hans betydelse för den industriella revolution som svepte över Storbritannien och spred sig till andra delar av Europa är stor. Därför känns det naturligt att han fått SI-enheten för effekt uppkallad efter sig.

Lästips
”Naturvetenskapens milstenar” av Bertil Thomas, Liber

Material från
Allt om Vetenskap nr 12 2008

Mest lästa

Fler nyheter

Fler nyheter