العالم الاسكتلندي جيمس واط مخترع المحرك البخاري المكثف

جيمس واط (1736 – 1819م) هو مهندس اسكتلندي، ولد في غرينوك من أب كان يعمل في بالتجارة دون أن يحقق نجاحا. تلقى وات تدريبه عن صانع للأدوات في لندن، ثم عاد إلى جلاسجو ليعمل في مهنته. وقد كان وات على علاقة صداقة قوية مع الفيزيائي جوزيف بلاك مكتشف الحرارة الكامنة، وكان لهذه الصداقة الأثر الهام في توجيه وات إلى الاهتمام بالطاقة التي يمكن الاستفادة منها من البخار كقوة محركة وقد أجرى عدة تجارب للاستفادة من ضغط البخار. ثم وقع في يده محرك بخاري من طراز نيوكومن فاخترع له مكثفا وأجرى عليه بعض التعديلات والتحسينات مثل المضخة الهوائية وغلاف لاسطوانة البخار ومؤشر للبخار مما جعل المحرك البخاري آلة تجارية ناجحة. وقد أدعى وات اكتشاف أن تفاعل الهيدروجين مع الأوكسجين ينتج الماء قبل كافندش أو في نفس الوقت. وقد سميت وحدة القدرة باسم وات تخليدا له. أسس وات بالاشتراك مع بولتون شركة هندسية هي شركة سوهو للأعمال الهندسية وقد أدخل الشريكان مصطلح وحدة القدرة الحصانية H.P)Horse Power) حيث كيلو وات1H.P = 0.746. العالم الاسكتلندي جيمس واط مخترع المحرك البخاري المكثف ويعتبر عمله ذا قيمة عالية في تقدم الحضارة البشرية وقد ولد هذا العالم في 1736 وقد سميت وحدة القدرة الكهربائية باسم «واط»، ووحدة الطاقة الكهربائية «واط ساعة»، وأسس «واط» بالاشتراك مع صديقه ماثيوبولتون شركة هندسية هي شركة «سوهو للأعمال الهندسية»، وقد ادخل الشريكان مصطلح القدرة الحصانية في مجال القدرة والطاقة الميكانيكية حيث 1 حصان يعادل 746 ،0 كيلوواط. وبدأ جيمس واط بالاهتمام بالآلة البخارية عام 1764م بينما كان يصلح نموذجاً من اختراع الإنكليزي توماس نيوكو ومع أن جيمس واط كان قد مضى عليه سنة واحدة فقط في التدريب على صنع الآلات إلا أنه كان لديه موهبة الاختراع وقد كانت التحسينات التي أجراها على اختراع نيوكو هامة جداً حتى أصبح يستحق لقب أول مخترع للآلة البخارية وكانت أول التحسينات التي سجلها في براءة اختراعه في عام 1769م هي إضافة حجرة منفصلة للتكثيف وانشأ أيضاً الأسطوانة البخارية ، وفي سنة 1782م اخترع المحرك المزدوج الحركة ومع تحسينات أخرى أصغر زادت فعالية الآلة البخارية وأربع مرات أو أكثر توفي العالم الاسكتلندي جيمس واط  في 19 آب (أوغسطس) 1819 المحركات البخارية الأولى : اعتمدت على قدرة تكثف البخار إلى سائل لا على قدرته على التمدد . فعندما يتكثف البخار إلى سائل فإن الأخير يأخذ حيزاً أقل مما يحتاجه البخار . ولو أن عملية التكثف هذه قد حدثت في قارورة محكمة أو إناء فإنه ينتج تفريغاً جزئياً أو عملية شفط وكلاهما ينتج شغلاً مفيداً . وفي عام 1698م ابتكر الإنجليزي توماس سافري ( 1650 – 1715م ) أو محرك بخاري عملي ، وكان له مضخة لسحب الماء من المناجم . ولم تحتوِ مضخة سافري على أجزاء متحركة ، إلا صمامات تعمل باليد . وعندما تدار فإنها تسمح للبخار بالدخول إلى الإناء المحكم . وكان يُصب ماء بارد على جدران الإناء حتى يبرد ؛ ومن ثم يتكثف البخار . عنئذ يفتح صمام حتى يتم شفط الماء أعلى الأنبوب بفعل تفريغ الهواء في الإناء . وفي عام 1712م اخترع الحداد البريطاني توماس نيو كومن ( 1663 – 1729م ) محركاً بخارياً . وكان لمحرك نيو كومن دعامة أفقية كبيرة متزنة في الوسط مثل الأرجوحة . وتعلق مكبس داخل أسطوانة من إحدى نهايتي الدعامة . وعندما يسمح للبخار بالاندفاع إلى الأسطوانة ، فإن البخار كان يدفع المكبس إلى أعلى خافضاً النهاية الأخرى للدعامة . عندئذ يرش رذاذ الماء البارد داخل الأسطوانة فيتكثف البخار ويسحب التفريغ المكبس إلى أسفل مرة أخرى ، وبذلك ترتفع النهاية الأخرى للدعامة والتي ربطت بمكبس المضخة داخل البئر . محرك واط : عندما بدأ المهندس الأسكتلندي جيمس واط ( 1736 – 1819م ) تجاربه عام 1763م كان محرك نيو كومن البخاري ذائع الانتشار . وكان ذلك حافزاً لواط على التفكير لأنه كان يستهلك كميات هائلة من البخار ، وكميات أخرى كبيرة من الوقود . وقد رأى واط أن التسخين والتبريد المترددين أضاعا حرارة زائدة . عندئذ اخترع واط محركاً بخارياً بمكثف وأسطوانة منفصلين ، وبذا تظل الأسطوانة ساخنة على الدوام . ووفر هذا النظام ثلاثة أرباع تكلفة الوقود وذلك لفقدان كمية قليلة من البخار خلال تكثفه بدخوله الأسطوانة الباردة . سجل واط أو براءة لاختراع المحرك البخاري عام 1769م ، واستمر بعد ذلك في إجراء تحسينات على آلته . ولعل من أفضل التحسينات التي أدخلها استخدام مبدأ الفعل المزدوج . وفي المحركات التي تُبنى على هذا المبدأ فإن البخار يستخدم أولاً على ناحية من المكبس ثم على الناحية الأخرى . وتعلم واط أيضاً أن يغلق طريق البخار عندما تمتلئ الأسطوانة جزئياً ، وأدى ذلك إلى تمدد البخار الموجود أصلاً في الأسطوانة لتكملة مهمة المكبس . ويعتقد كثير من الناس خطأً أن واط اخترع المحرك البخاري ، ولكنه قام فقط بإدخال تحسينات على التصميمات السابقة التي ابتكرها نيو كومن وخفض تكلفة استخدام محركات البخار المكثفة ، وبذلك صار ممكناً استخدام هذه المحركات في أعمال أخرى غير الضخ . المحركات البخارية الحديثة : كانت أهم التحسينات في السنوات التي تلت نيو كومن وواط تطوير محركات قادرة على استخدام بخار ذي ضفط عال . وحتى ذلك الوقت لم يختبر واط محركه عند ضغط عالِ خوفاً من الانفجار . فلم يزد الضغط في محركات عن الضغط الجوي أو ما يوازي 100 كيلو باسكال . وفي أواخر القرن الثامن عشر ، وأوائل القرن التاسع عشر ، قام البريطاني ريتشارد تريفيثيك بتصميم وبناء أول محرك بخاري يعمل بالضغط العالي . وصمم إحدى تلك المحركات بحيث تعمل تحت ضغط يعادل 200 كيلو باسكال . وبحلول عام 1815م صنع الأمريكي أوليفر إيفانز محركاً بخارياً استخدم ضغطاً يعادل 1400 كيلو باسكال من البخار . وتوجد في أيامنا هذه محركات تستخدم بخاراً عند ضغط يزيد على ما يعادل 7000 كيلو باسكال . وشملت التحسينات الأخرى التي دخلت على المحركات البخارية ابتكار واستخدام المحرك المركب واستخدم البخار فائق التسخين . وفي هذه الحالة ترتفع درجة حرارة البخار إلى أكثر من 370 درجة مئوية بدون زيادة في ضغطه . وتساعد هذه العملية على حماية البخار القادم من التكثف على أسطح أسطوانة المكبس . وكان اختراع توربينات البخار في أواخر القرن التاسع عشر علامة كبرى في تطوير المحركات البخارية . ووفرت توربينات البخار مصدراً اقتصادياً لتوليد القدرة المطلوبة لإدارة المولدات الكهربائية ولإدارة ورفاسات البواخر البخارية . المصادر: 1. ويكيبيديا الموسوعة الحرة 2.الموسوعة العربية العالمية 3.موقع قديم روابط خارجية لها علاقة بالموضوع  : http://en.wikipedia.org/wiki/James_Watt http://www.marefa.org/index.php/جيمس_واط http://syriakids.net/index.php?d=180&id=568 http://www.alsabaah.com/paper.php?source=akbar&mlf=interpage&sid=68369