James Watt

Nato in una cittadina portuale scozzese, il padre era imprenditore navale, la madre Agnes Muirhead, discendente da un’illustre famiglia, entrambi di religione presbiteriana.

Di salute delicata, frequentò irregolarmente le scuole e fu prevalentemente istruito a casa dalla madre, mostrando subito grandi attitudini per la matematica e abilità manuali, ma anche passione per le leggende e il folklore scozzese.

All’età di 17 anni la madre morì e le fortune paterne iniziarono a declinare così si recò per un anno a Londra per imparare la fabbricazione di strumenti scientifici intendendo impiantare una sua azienda a Glasgow, ma non avendo i 6 anni di apprendistato richiesti, non ebbe il permesso dalla Corporazione degli artigiani, anche se non vi erano fabbricanti di strumenti in Scozia.

Tuttavia l’Università di Glasgow gli offrì di attrezzare un laboratorio all’interno dell’Università, nel 1757, e uno dei professori, il fisico e chimico Joseph Black divenne suo amico e mentore.

Nel 1765 sposò sua cugina, Margaret Miller, dalla quale avrà quattro figli e che morirà prematuramente nel 1773.

Nel 1761 fu sollecitato dal prof. John Robinson a studiare i motori a vapore, che non aveva mai visto, e tentò di costruirne uno dopo avere letto tutto quello che era disponibile sull’argomento. Scoprì così l’importanza del calore latente, ignorando che Black lo aveva scoperto alcuni anni prima. Scoprì anche che l’Università possedeva un modello di motore di Newcomen che era a Londra da anni per essere riparato, ne chiese la restituzione e lo riparò studiandone anche le caratteristiche.

Trovò che l’80% del calore andava perso nel riscaldamento del cilindro che veniva poi raffreddato con un getto d’acqua e nel 1767 costruì un modello funzionante realizzando la sua idea di un condensatore separato per mantenere il cilindro alla temperatura del vapore.

Per realizzare una macchina funzionante di grandi dimensioni occorrevano capitali che ottenne in parte da Black e da John Roebuck, proprietario della Carron Iron Works. In questo periodo per mantenersi lavorò come sovrintendente dei canali scozzesi.

Tuttavia la fonderia di Roebuck, poco più di un’officina di fabbro, non aveva tecniche sufficienti per fabbricare il pistone e il cilindro, impiegò anche una somma ingente per ottenere il brevetto e andò in bancarotta.

Roebuck cedette così la sua parte di brevetto a Matthew Boulton, proprietario di una fonderia a Soho, Birmingham, che diverrà con successo il socio di Watt per 25 anni.

Finalmente, in una delle migliori fabbriche del mondo, le difficoltà furono superate, John Wilkinson (della fabbrica famosa per le spade e ora rasoi) costruì cilindri e pistoni di precisione, grazie alle tecniche sviluppate per l’alesatura dei cannoni e nel 1776 i primi motori furono costruiti e operanti.

I primi modelli, usati per pompare acqua, producevano un movimento alternativo. Gli ordini cominciavano ad arrivare, dato il notevole risparmio di combustibile che il motore di Watt permetteva, e per 5 anni Watt si dedicò all’installazione soprattutto nelle miniere di rame della Cornovaglia.

Boulton sollecitò Watt perché trovasse un modo di convertire il moto alternativo in un moto rotatorio, in modo da estendere le possibilità di utilizzo p.es. ai mulini e ai telai.

Non potendo usare il sistema ‘biella-manovella’, brevettato da John Steed che in cambio chiedeva metà dei diritti sul condensatore separato, brevettò un meccanismo epicicloidale chiamato sun and planet gear (meccanismo satellitare-planetario).

Nei successivi sei anni apportò altri miglioramenti decisivi, come il motore a doppia azione, nel quale il vapore agiva alternativamente sui due lati del pistone, il cassetto di distribuzione, una valvola automatica per l’immissione e svuotamento del vapore, e un regolatore centrifugo per regolare la velocità di esercizio, brevettati tra il 1781 e il 1784.

Ideò anche un sistema, tenuto segreto, chiamato indicatore, per costruire un grafico pressione-volume durante il funzionamento, dando inizio allo studio teorico della termodinamica del funzionamento dei motori a vapore.

Per i pericoli, sia di esplosione del cilindro che dovuti alle perdite di vapore, si oppose all’uso di motori ad alta pressione, e lo proibì al suo dipendente William Murdoch, rallentandone così lo sviluppo.

Nel 1794 i due soci fondarono la Boulton and Watt per produrre esclusivamente motori a vapore, che divenne una grande impresa, come attestano i 1164 motori venduti fino al 1824, e portò una grande ricchezza ai due soci.

Oltre alla fertile immaginazione come inventore, sempre pronto ad apportare perfezionamenti anche piccoli, Watt eseguiva misure sistematiche per quantificare i miglioramenti apportati e capire meglio i fenomeni coinvolti. Introdusse così le grandezze che ora chiamiamo potenza e rendimento, introducendo anche l’unità di misura cavallo-vapore, per paragonare la potenza del suo motore con quella dei cavalli che erano usati in precedenza come forza motrice per pompare acqua.

Personalmente era un gentiluomo, stimato dalla società nata dalla rivoluzione industriale, membro di società come la ‘Lunar Society’ dove era ricercato come conferenziere, poco portato invece per gli aspetti commerciali, che lasciava all’abile socio Boulton.

Si ritirò nel 1800, alla scadenza dei brevetti e dell’accordo venticinquennale con Boulton, e i due cedettero la società ai figli Matthew Boulton jr. e James Watt jr. ai quali si unì William Murdoch.

Continuò ad inventare apparecchi, quali un cannocchiale per misurare distanze, un dispositivo per copiare lettere, una nuova lampada ad olio e una macchina per riprodurre sculture. Viaggiò molto in Francia e Germania con la sua seconda moglie Anne MacGregor, sposata nel 1776, e acquistò anche una fattoria in Galles, alla quale apportò molte innovazioni.

Morì a 83 anni nella sua villa ‘Heathfild’ vicino a Birmingham, è sepolto nella chiesa di St. Mary a Handsworth, ha però un monumento in Westminster Abbey, insieme ai grandi della Gran Bretagna, con una iscrizione che lo elogia come colui che:
Directing the force of an original genius early exercised in philosophic research to the improvement of the steam-engine, enlarged the resources of his country, increased the power of man and rose to an eminent place among the most illustrious followers of science and the real benefactors of the world.

Indubbiamente Watt, cambiando completamente l’impostazione del motore di Newcomen, diede inizio allo sfruttamento di una nuova fonte di energia, che trasformò radicalmente la società, con quella che è stata chiamata Rivoluzione Industriale, dando origine al mondo moderno. L’uso dei motori a vapore rivoluzionò non solo l’industria, ma anche i trasporti con le locomotive e navi a vapore.

Ebbe molti onori, membro della Royal Society di Edimburgo e della Royal Society di Londra fu uno dei soli 8 membri stranieri dell’Accademia delle Scienze di Parigi.

A lui è stata dedicata la Heriot-Watt University di Edimburgo, nata dalla fusione del Watt College con il George Heriot Hospital. Nella lista di Michael Hart delle figure che hanno maggiormente influito sulla storia figura al ventiduesimo posto, mentre figura al primo posto con Edison tra i personaggi più influenti della tecnologia.

In suo onore l’unità di potenza nel SI è stata chiamata watt (W).