Skip to main content

ג'יימס וואט

(James Watt) נולד: 1736; נפטר: 1819 (סקוטי)

כח לעבודה

(James Watt) נולד: 1736; נפטר: 1819 (סקוטי)היה מי שאמר שאנחנו איננו אלא מידע ארוז בתוך חומר (גוף) ומופעל באמצעות אנרגיה. חלק גדול מן האנרגיה שאנו צורכים ומפיקים מן המזון שאנו אוכלים דרוש לנו כדי להניע את השרירים שלנו. אבל השרירים שלנו מוגבלים בכמות הכוח שהם מסוגלים להפיק, ובמהירות שלהם. למען האמת, בדרך-כלל אנחנו מעדיפים לנצל את גופנו (ואת מוחנו) למטרות חשובות יותר מאשר שאיבת מים ולהתעצל ולעשות כמה שפחות. כך שמאז ראשיתה של התרבות האנושית, אנשים חיפשו דרכים להזיז דברים ממקומם באמצעים אחרים, לא באמצעות השרירים שלהם. התחליף הראשון היה כוחן של חיות, ובארצות פחות מפותחות התחליף הזה משמש עד היום - למשיכת עגלות ומחרשות, לסבוב אבני רחיים וכו'. גם על הפוטנציאל של כוח המים עמד האדם כבר בשלב מוקדם למדי, ובמשך מאות בשנים הפעיל טחנות (של קמח וגרעינים אחרים) באמצעות גלגלים המונעים בכוח המים. הגרסה החדשה של גלגלי המים האלה - הטורבינות - משמשת היום להפקת חלק גדול מן האנרגיה שהעולם צורך. גם הרוח עשתה את שלה: במקומות רבים בעולם, מקומות נידחים בדרך כלל, עדיין משתמשים בכוחה של הרוח לשאיבת מים מן האדמה.

קדימה במלוא הקיטור!

אבל במאה ה-18 הבינו האנשים שגם חום יכול עקרונית לעשות את העבודה, ובעצם הבנו שכמות קטנה של חום יכולה לעשות עבודה שנעשית במאמץ רב על ידי השעירים. השאלה הבאה הייתה: איך אפשר לבצע את ההמרה הזאת מחום לעבודה בצורה יעילה? בעיית האנרגיה הגדולה ביותר שבה נתקלות ארצות שעדיין אינן מתועשות היא שאיבת כמות גדולה של מים מתוך מכרות. בשנת 1732 בנה הנפח האנגלי ניוקומב (Newcombe) את משאבת הקיטור המסחרית הראשונה שפעלה בהצלחה במכרות. העיקרון היה פשוט בתכלית, והתבסס על הידע - שאז היה חדש יחסית - על כוחו הגדול של הלחץ האטמוספרי. בוכנה גדולה הוצבה בתוך גליל סגור, כשהחלל הנמצא בצדה האחד מלא בקיטור. צינון הקיטור גרם לעיבויו והפיכתו למים, והותירבחלל הזה כמעט וקום. כתוצאה מכך - ללחץ האטמוספרי בצדה האחר של הבוכנה לא היתה התנגדות בצדה השני והוא דחף את הבוכנה קדימה בעוצמה מרשימה. הבוכנה חוברה למשאבה, שהעלתה את המים ממעמקי המכרה.

תיקון רציני

מנועי ניוקומב רבים נבנו ושימשו באותה תקופה, אף על פי שהיו מאד לא יעילים, וצרכו כמויות עצומות של פחם. אבל בשנת 1764 נתבקש ג'יימס וואט הצעיר - שבאותה עת עבד באוניברסיטת גלאזגו כ"יצרן מכשירים מתמטיים" - לתקן מנוע ניוקומב, שלא פעל היטב. וואט תפס מייד שבמכונה שהופקדה בידיו לא השתבש דבר, אלא העיקרון שעליו היא מבוססת הוא שגוי. בשנת 1765 רשם את ההמצאה הגדולה היותר שלו, ש"במכה אחת" הגדילה את יעילותם של מנועי קיטור פי כמה וכמה. סביר להניח שאלמלא ההמצאה שלו, הייתה המהפכה התעשייתית מתרחשת הרבה יותר לאט. וואט הבין שרוב החום הנוצר במנוע ניקומב מבוזבז על חימום הבוכנה ודפנות הגליל בכל אחד ממחזורי הפעולה, מפני שאחרי ההתחממות צריך לחזור ולצנן אותם, כדי לעבות את הקיטור. במנוע של וואט, לעומת זאת, הבוכנה והגליל נשארים חמים כל הזמן, והקיטור מתעבה במיכל נפרד, שנשאר קר כל הזמן. כך שרק המים במצבם הנוזלי צריכים להפוך לקיטור, ואחר כך להתעבות ולחזור לשוב למצב הנוזלי. כך שכל מה שצריך לעשות הוא להתקין שסתומים, שיכניסו ויוציאו את הקיטור על ידי פתיחתם וסגירתם ברגעים הנכונים של התהליך (המחזור).

עם השיפור שחל ביעילותו של מנוע הקיטור, גברה הדרישה לשימוש באנרגיה למטרות נוספות, לא רק לשאיבת מים ופירושו של דבר היה תנועה סיבובית. וואט פיתח שיטה מקורית ונבונה להמרת תנועה קונית של הלוך-חזור לתנועה סיבובית. יתר על כן, כדי להפוך את התהליך ל"חלק יותר" ואף להכפיל את הכוח, הוא הכניס קיטור לשני צדי הבוכנה, בזה אחר זה (לסירוגין). הפיתוח הזה שיחרר סוף סוף את מנועי הקיטור מן השימוש בלחץ אטמוספרי להנעת הבוכנה, וסלל את הדרך לשימוש בקיטור בלחץ גבוה. אם כי לכך וואט דווקא התנגד.

טורבינות

ב-150 השנים הבאות שבאו אחר כך הגיעו מנועי וואט (אמנם לא בגרסתם המקורית אלא בגרסאות משופרות רבות) אל האניות, הרכבות והמכונות בבתי חרושת ברחבי העולם. הצעד הגדול הבא היה פיתוחן של טורבינות קיטור, שבהן קיטור בלחץ גבוה מניע סידרה של להבים מסתובבים. לטורבינות יש היתרון הגדול של סיבוב ישיר במהירות גבוהה, תכונה שבזכותה הן מהוות אמצעי אידיאלי להנעת גנרטורים חשמליים (דינמו). הטורבינות הומצאו כבר בשנת 1884, אבל השימוש הנרחב בהן התפתח רק כעבור שנים רבות. כיום, הטורבינות הן האחראיות להפקת רוב רובו של החשמל בעולם. למרבה האירוניה, וואט המציא דווקא את "היפוכה" של הטורבינה - את המדחף (פרופלור) שדוחף את המים אחורנית ומניע את האנייה קדימה. הוא קרא לזה "משוט סלילי".

איש הרעיונות

וואט היה מלא רעיונות כרימון, ועל רבים מהם רשם זכיות יוצרים ("פטנט"), למשל - על מיתקן להעתקת פסלים, על מכונה נישאת לציור טבע בפרספקטיבה, ועל "מרכבת קיטור" לשימוש בדרכים רגילות, מרכבה שבה היה אפילו מחליף-הילוכים, לנסיעה בעליות! אבל וואט היה אדם הגון צנוע מאין כמוהו. למרות הצורך שלו בכסף, הוא סירב לקבל הצעה נדיבה שהציעו לו הצרפתים ב - 1786 תמורת הפטנט שלו, מפני שעל פי תפיסתו, הייתה התוכנית "מנוגדת לאינטרסים של אנגליה" (ובל נשכח שהוא בכלל היה סקוטי!). בשלב מאוחר יותר בחייו סירב גם לתואר "ברון" שהשלטונות ביקשו להעניק לו.

האם אתם מכירים מדענים רבים שהיו נוהגים כך היום?

נוצר בתאריך: 15/08/08
עודכן בתאריך: 06/04/11