Watt, James

Inventore scozzese (Greenock 1736 - Heathfield, Birmingham, 1819). Impiegato come fabbricante di strumenti di precisione presso l'univ. di Glasgow, nel 1763 ebbe l'incarico  di riparare un modello di macchina a vapore di Th. Newcomen. Nel corso del lavoro individuò correttamente le cause dell'eccessivo consumo di vapore e, alcuni anni dopo, riuscì a ridurre tale spreco, facendo in modo che il vapore, dopo aver agito sullo stantuffo, fosse scaricato in un recipiente (condensatore) a bassa temperatura, distinto ma comunicante con il cilindro. La nuova macchina ebbe grande successo, in quanto permetteva il risparmio di circa un terzo del carbone necessario per le altre macchine. Per questo W. è ricordato come l'inventore della macchina a vapore; per questo motivo, inoltre, l'unità di misura della potenza, pari a 1 Joule al secondo, porta il suo nome.

Vita e attività

Figlio di un capo carpentiere, acquistata una buona cultura umanistica e matematica, nel 1755 si recò a Londra per imparare il mestiere di fabbricante di strumenti scientifici. Ritornò a Glasgow nel 1756 e l'anno successivo s'impiegò all'università come fabbricante di strumenti di precisione. Ciò gli consentì di entrare in dimestichezza con molti scienziati e in particolare con J. Black, con cui collaborò a numerosi esperimenti di calorimetria e di chimica. Quando ebbe l'incarico dall'università di riparare un modello di macchina a vapore di Th. Newcomen (1663-1729) si rese conto dell'eccessivo consumo di vapore e ne individuò correttamente le cause, ma solamente nel 1765 intuì che lo spreco poteva essere diminuito se il vapore, dopo aver agito sullo stantuffo, fosse stato scaricato in un recipiente a bassa temperatura, distinto ma comunicante col cilindro: il condensatore separato, la fondamentale invenzione di Watt. Un primo modello di macchina con condensatore, nel quale lo stantuffo era spinto dalla forza del vapore e non dalla pressione atmosferica, come nella macchina di Newcomen, confermò le previsioni. Ma mancandogli i capitali per la costruzione della macchina su scala commerciale, si rivolse, attraverso Black, all'industriale John Roebuck, che lo consigliò di chiedere (1769) il brevetto della macchina e acconsentì a divenire suo socio e finanziatore. Nel 1773 Roebuck fallì e gli subentrò nella società Matthew Boulton, un altro industriale molto più intraprendente, proprietario di fabbriche a Soho, presso Birmingham. W. si trasferì allora a Birmingham e si dedicò allo sviluppo della propria invenzione. La nuova macchina, che, oltre al condensatore, presentava la caratteristica della camicia di vapore attorno al cilindro, ebbe grande successo, perché, a parità di potenza, consumava meno di un terzo del carbone necessario alle altre macchine. Per poterla impiegare nelle industrie manifatturiere, W. nel 1781 brevettò un rotismo epicicloidale che trasformava il moto alternativo del pistone in moto rotatorio. Nel 1794 sostituì il rotismo con un sistema biella-manovella, noto da secoli, ma che egli non aveva potuto utilizzare, perché fin dal 1780 J. Pickard ne aveva brevettato l'applicazione alla macchina a vapore. Seguirono nel 1782 altri due perfezionamenti: il sistema a doppio effetto, che raddoppiava la potenza con uno stesso cilindro; il principio dell'"espansione", consistente nell'immettere il vapore soltanto al principio della corsa lasciando che successivamente agisse sullo stantuffo la sua forza espansiva. Per il funzionamento a doppio effetto era necessario un meccanismo che potesse trasmettere la forza nei due sensi; W. vi provvide nel 1784 col suo ben noto "parallelogramma", che egli considerò il suo capolavoro inventivo. Nel 1787 introdusse il regolatore a forza centrifuga, già in uso nei mulini a vento (noto come regolatore di W.); l'anno successivo vi aggiunse il volano; pare, invece, che sia dovuto al suo assistente J. Southern l'invenzione dell'indicatore di pressione, di cui erano dotate le macchine. Nel 1800, scaduto il brevetto principale relativo al condensatore separato, W. abbandonò il lavoro attivo. Dopo un lungo viaggio in Scozia, in Francia, in Germania, si ritirò nella sua casa e ne trasformò in laboratorio la soffitta. Nel 1785 era stato eletto membro della Royal Society di Londra e nel 1814 fu nominato membro straniero dell'Accademia delle scienze di Parigi. Per modestia, rifiutò il titolo di baronetto.