James Watt

[boxcigar]

Gerçekten, kömür madeni işletmecilerinin böylesine masraflı birmakineyi kullanmaları için birer "Krezüs" olmaları ya da başlarının çoksıkışması gerekiyordu. Bu makine aslında üretilen malın yüksek biroranını yutmaktaydı. Şikâyetler çoktu ama, yapımcılarının elinden birşey gelmiyordu. O günün teknik imkânlarına göre makine 'azami' derecedegeliştirilmişti ve artık olduğu gibi kabullenmekten başka çıkar yolyoktu.

Buhar makinesinde teknik kendine düşeni yapıp bitirmişti. Bundan sonragelişme ancak bilimin başarabileceği bir işti. Çünkü şu ya da buparçanın geliştirilmesi değil, makinenin bütünüyle bilimsel yönden elealınıp gözden geçirilmesi gerekmekteydi.

Bilimin bu tür bir icada karışması, şimdiye kadar anlattıklarımızdan daanlaşılacağı gibi, sık görülen bir olay değildi. Çünkü rasyonel yöntem,bilimin bir dalından ötekine ağrr ağır geçiyordu. Eski Yunanda geometribilimi, etkisini mimaride hemen göstermişti. Akropol bunun en açıkörneğidir. Kepler, Galile ve Newton zamanında astronomi bilimietkilerini büyük coğrafi keşiflerde ve bunların getireceği siyasal,ekonomik ve toplumsal değişimlere yol açan gemicilikte gösterdi, işteşimdi bilim üçüncü defa etkisini göstermek üzereydi: Galile, Toricelli,Pascal, Otto von Gerioke, Boyle ve Mariotte ile 'gazların dinamiği'bilimi doğuyordu.

Bilimsel düşüncenin bu üçüncü icadı, uygarlık alanında ötekilerden debüyük bir devrim yaratacaktır. Çünkü birincisinin sanatı ve Hellendüşüncesini geliştirmesine, ikincisinin okyanuslararası geniş çaptaticareti ve İngiltere'nin üstünlüğünü sağlamasına karşılık, üçüncüsü,sanayi ve mekanik uygarlık çağını açacak, kapitalist burjuvaziye vebilimsel düşünceye yepyeni bir hız verecektir.

1756'dan beri Glasgow Üniversitesinde bir kimya ve tıp derslerivermekte olan Joseph Black (1728-1799), o tarihte tanınmış bir bilimadamıydı. Doktora tezi, ilk keşfinin "karbonik gaz"ın tanıtımı olmuştu.Konferansında o gün, başka bir keşfinden, "ısı ve gaz"dan söz ediyordu.

Toricelli'den Mariotte'a kadar birçok fizikçiler sayesinde "gazteorisi"nin geliştiği o günlerde "ısı" üzerine henüz pek az şeybilinmekteydi. Buz neden erir? Su ısındıkça neden buharlaşır? Maddelerkatı, sıvı ya da gazken neden durum değiştirirler? O güne kadar rasgelecevaplar verilen sorulardı bunlar.

İlk akla yakın düşünceyi ileri' süren Fransız fizikçisi GuillaumeAmontons (1668-1705) oldu. Amontons'a göre bütün maddelerde "kalorik"denilen ve ölçülemeyen bir akışkan madde bulunmaktaydı Maddelerindeğişmeleri, bu 'kalorik'in az ya da çok miktarda bir araya gelmesindenoluşuyordu. Bu ölçülemeyen esrarlı akışkanlığa bugün rahatça 'saçma'diyebiliriz; ama bunun verimli deneylere yol açan bir varsayım olduğunuda unutmamalıyız. Gerçekten de, Amontons'un "kalorik" hakkındaki buvarsayımı, altmış yıl sonra Black'in deneylerine temel olacak ve Wattmakinesini icat eder etmez de uygulama alanına girecektir.

Black'in ilk gözlemi şu oldu: Belli miktardaki bir kısım maddelerinsıcaklığını bir derece yükseltmek için değişmeyen bir miktarda ısıvermek gerekmektedir. Bu, o maddenin "özgül ısı"sıdır. Black bundansonra "o" derecede buz ve sıvı suyun 'özgül ısı'sını oranladı. Buzueritmek için verilecek ısının, sıvı suyun ısısını bir dereceyükseltecek sıcaklıktan 79.5 kat fazla olduğunu gördü. Bu da, buzunsıvı sudan çok daha fazla ısı depo ettiğini, katı hale gelirken buısıyı salıverdiğini kanıtlıyordu.

Bilgin, daha sonra su buharında da buna benzer bir oluşumun varlığınıgözlemledi. 99 derece suyu, 100 dereceye yükseltmekle buharlaştırmakaynı şey değildi. Birincisi için 1 derece ısı yeterliyken, ikincisiiçin, 537 derece ısı gerekmekteydi. Başka bir deyimle, bir gram suyu 1dereceden 100 dereceye getirmek için 100 kalori yeterken, 100dereceden, buhar haline getirmek için 537 kalori vermek gerekiyordu. Buda, buhar elde etmenin ısıtmaktan kat kat pahalı olduğunugöstermekteydi.

Prof. Black, bunları Glasgow Üniversitesinde anlatırken, sıralardanbirinde oturan James Watt adlı bir. işçi de;, harıl harıl not alıyordu.

James Watt, Üniversitenin ve doğrudan Prof. Black'ir korumasıaltındaydı. Durumu, aynı zamanda ortaçağ loncalarının ayrıcalıklarınıXVII. yüzyılda bile hâlâ nasıl savunduklarına tipik bir örnektir. JamesWatt, 19 Ocak 1736'da İskoçya'da, Glasgow'dan 30 km uzakta, Greenock'dadoğmuştu. Çocukluktan babasının atölyelerindeki gemicilikle ilgilikronometre, pusula, oktan ve sekstan gibi araçlara ilgi duymaya başladıBu hevesi, büyüdükçe arttığından ailesi' onu ayarlı araçlaryapımcılığını öğrenmesi için Londra'ya' göndermeye karar verdi.

Loncalardan 'protesto' sesleri ta o zamandan yükselmeye başladı.Watt'ın bağlı olduğu lonca, çıraklarını üyeleri arasından alır ve yediyıllık bir çıraklık dönemini gerekli sayardı. Bu, Watt’ın işinegelemezdi, çünkü ailesinin mali" durumu, bir an önce hayata atılıp parakazanmasını gerektiriyordu. Bir yıllık bir çalışmadan sonra Glasgow'adöndü; ve ayarlı araçlar satan bir dükkân açmaya karar verdi.

Loncalar ikinci defa karşısına dikildiler; mesleğin bütün aşamalarındangeçmemiş bir kimsenin dükkân açmaya hakkı yoktu. Üniversite ona yardımelini uzatmasaydı genç adam açlıktan ölmeye mahkûmdu. Üniversite onu"matematik araçlar yapımcılığına atadı.

Şimdi Watt'ın hayatı yepyeni bir düzene girmişti. Bir yandan fiziklaboratuvarındaki araçların onarılmasıyla uğraşıyor, öte yandan da,büyük ilgi duyduğu Prof. Black'in konferanslarını izliyordu. Böylece1763'te ilk olarak Newcomen'in makinesiyle karşılaştı. Makineyionardıktan sonra fizik laboratuvarına geri vermeden önce işleyişini birsüre şaşkın seyretti. Makine kesik kesik çalışıyor. Birkaç harekettensonra bütün buharı harcadığından duruyor, kazan yeniden buhar yapıncayakadar çalışmadan kalıyordu. Üstelik çok buhar harcıyordu.

Genç İskoçyalı, böylesine obur bir makinenin ne kadar masraflı olduğunugörünce bunun "nedeni"ni bulmayı aklına koydu Prof. Black'inderslerinin ve kendi kişisel deneylerinin ışığı altında araştırmalaragirişti. İşe, belirli miktarda kömürün ne hacimde buhar sağladığınıbulmakla başladı. Böylece Black'in dediği gibi, masrafın büyük kısmı,suyun 100 dereceye yükseltilmesinden değil, buharlaşması için gereken537 kat fazla kaloriden ileri geliyordu. Önce kömür gibi pahalı birmaddenin israf edilmesinin önüne geçmek, sonra da ısının kaybolmasınıönlemek gerekiyordu.

Watt işe, kazan, silindir ve boruları da içine almak üzere bütünmakinenin ısısını saklayıcı tedbirler almakla başladı. Ancak, butedbirlerin beklediği sonucu vermediğini hemen gördü. Her pistonhareketinde silindirin içine soğuk su fışkırıyor ve bunun sebep olduğuısı düşüşü yetmiyormuş gibi, sıvılaşma da tam olmuyordu. Sıvılaşmadansonra su 75 derece dolayında duruyor, silindirde pistonun düşmesiniengellemeye yetecek kadar, yarım atmosferlik bir buhar basıncıkalıyordu. Dolayısıyla kaybedilen güç yüzde elliyi buluyordu.

Bunun tek çaresi, buharı mümkün olduğu kadar sıcak ve sıvılaştırıcısuyu da mümkün olduğu kadar soğuk tutmaktı. Watt, bu işlemler için ikiayrı kabın kullanılması gerektiğini düşündü. Silindiri "kalorifüj"(ısıyı koruyan) tedbirlerle sıcak tutmaya, sıvılaşacak buharı da"kondansör" (soğutucu) adını verdiği özel bir kaba göndermeye ve oradarahatça soğutmaya karar verdi.

Silindirin bir tarafının açık olmasının da soğumayı hızlandırdığınıgördü. Bunu önlemek için, pistonun iki tarafının da kapatılarak yalnızpiston kollarının geçmesine yarayacak kadar delikler bırakmakgerekiyordu. Ancak, bu yeniliğin de bir sakıncası vardı; pistonun ikiyanının da kapatılması sonucu içeri hava girmediğine göre, pistonunitilmesi konusunda hava basıncına güvenilemezdi. Genç mucit, busakıncayı, hava basıncı yerine pistonun her iki yanma da buhar alarakgiderdi. Basınç, böylece ortadan kaldırılıyor, piston dengedüzenleyicisinin öteki koluna asılı tulumba kollarının ağırlığıtarafından itilerek harekete geçiyordu.

Watt'ın getirdiği başlıca değişiklik, icadının bir "hava makinesi"değil, bir "buharlı makine" olmasaydı. Hava burada hiçbir roloynamıyordu. İtici güç buhardı ve Newcomen'in makinesindeki yarımatmosfere karşılık, bir buçuk atmosferlik bir güç yaratmaktaydı.

Watt, maden ocaklarından su boşaltmaya yarayan makinesinin ilk'prototip'ini 1769'da meydana getirdi. Gerekli sermayeyi Birminghamlıbir sanayici olan Doktor Roebuck vermişti. İlk makineye "tek etkili"dendi; çünkü iki piston hareketinden yalnız biri itici güce sahipti.Bununla birlikte makine, yıllar süren çabaların ürünüydü, Watt buuğurda bütün varını yoğunu tüketmiş, üstelik Black ve başkalarına da300.000 frank borçlanmıştı. Uzun, acılı ve umutsuz bir dönemden sonraBirminghamlı sanayici, Matthew Boulton'la (1728-1809) tanışması Watt'ınhayatının bütün gidişini değiştirdi. Bu adam dinamik ve açıkgözdü,üstelik iyi hesaplanmış ve kâr getirmesi beklenen bir iş oldu mutehlikeyi göze almaktan çekinmezdi. Watt’ın "ateşli tulumba"sınınNewcomen'inkinden daha güçlü ve ekonomik olması nedeniyle ona üstüngelmesi gerektiğini hesaplayarak Watt'la ortak olup bunların yapımınagirişti. Böylece, 1775 Mayısında Sanayi Devrimi'nin de kaderibelirlenmiş oldu.

Önsezisi Boulton'u aldatmadı. Maden ocakları işletmeleri yeni makineninsatışındaki uygun şartların da yardımıyla, art arda ısmarlamayabaşladılar. Watt böylece borçlarını ödeyebildi ve üç-beş kuruş parasahibi oldu. Ortağı onu yeni bir tasarıyla etkilememiş olsaydıhayatından memnun, eseriyle yetinip kalacaktı.

Watt'ın "ateşli tulumba"sı madenlerden su çekmek için meydanagetirilmiş makinelerin, kuşkusuz, en mükemmeliydi ama, başka alanlarada uygulanmaz mıydı? Denge düzenleyicisinin hareketleri tulumbakolundan başka bir şeyi de harekete getirebilir miydi? Wilkinsonmakinesini dökümhane körüğüne uygulamıştı. Onlar da bir mekaniktestere, bir hadde makinesi, dokuma tezgâhı ya da bir değirmenebağlayamaz mıydı? Kısacası "ateşli tulumba" hayvan gücü, hidrolik çarkya da yel değirmeni gibi, hatta onlardan daha geniş alanlarda uygulananbir "motor" sistemi haline getirilemez miydi?

Bunun için, önce bu tulumbanın belli başlı bir kusurunu gidermekgerekiyordu. Makine, ancak piston indiği zaman itici güç meydanagetirmekteydi. Bu durumuyla düzensiz işleyen bir araçtı. Madenlerden suçıkartma işinde büyük bir sakınca olmamakla birlikte, bir araç-makinedebüyük bir kusurdu bu. Yani Boulton'un önerdiği alanlardakullanılabilmesi için pistonun her iki hareketinin de itici güçdoğurması gerekmekteydi.

Watt, 1780'de yeniden işe koyuldu. Çözüm ilke olarak kolaydı: Buharın,pistonun her iki yanına da etki yapmasını sağlamak gerekiyordu. Watt,pistonun iki yanına da buhar göndermeye ve kullanılmış buharıkondansöre itmeye yarayacak bir aygıt düşündü. Hareketlerin düzenli vesürekli olması için demirden ağır bir düzenteker ekledi. Buharın heriki yana eşit dağılımını sağlayacak bir bilyalı regülatör koydu. Buregülatör günümüze kadar 'ters tepkili' makinelerde kullanılmaktadır.