James Watt, inventeur écossais de renommée mondiale, a joué un rôle fondamental dans la première révolution industrielle. On lui doit notamment l’amélioration de la machine à vapeur, symbole d’une époque de grands changements. Ingénieur en mécanique, il est également devenu homme d’affaires par la force des choses. Portrait d’un homme ayant transformé son temps.
James Watt, ingénieur en mécanique
James Watt a grandi à Greenock, dans le comté de Renfrewshire, en Écosse où il est né le 19 janvier 1736. Mathématicien, ingénieur en mécanique et chimiste, il était l’une des grandes figures du XVIIIe siècle. Passionné, il a continué ses recherches presque jusqu’à sa mort le 25 août 1819 à Handsworth, en banlieue de Birmingham.
Féru de travaux manuels, le génie mécanique était son domaine de prédilection. On le connaît d’ailleurs à travers le monde pour ses améliorations de la machine à vapeur de Thomas Newcomen. On lui doit également de nombreux travaux de recherche, comme sur le mouvement parallèle ou la machine à copier.
Une formation atypique
James Watt est l’aîné des cinq enfants d’Agnes Muirhead et James Watt. Son père était constructeur naval, armateur et entrepreneur tandis que sa mère, issue d’une famille fortunée, s’occupait du foyer. Bien éduquée, cette dernière s’est à son tour consacrée à l’éducation de ses enfants.
Ainsi, James Watt a reçu une éducation à domicile avant de fréquenter la Greenock Grammar School. Déjà, il a montré de belles aptitudes pour les mathématiques, soutenues par une aversion du latin et du grec.
Faisant preuve de dextérité et d’habileté, il a ensuite travaillé dans les ateliers de son père sur des projets de menuiserie. Puis, il a pu recevoir une formation de luthier à Londres. Par la suite, il est retourné en Écosse, afin de créer sa propre entreprise mais a manqué de relations.
Dans une impasse, l’arrivée d’instruments astronomiques à l’Université de Glasgow nécessitant une restauration lui permit de rebondir. Il a alors commencé à entretenir et réparer les différents instruments scientifiques de l’université.
Influences diverses
Au cours de ses études universitaires, James Watt se lie d’amitié avec plusieurs universitaires. Ces derniers se sont révélés influents et ont soutenu sa carrière, notamment lors de ses débuts à Glasgow. Parmi eux, on retrouve notamment Adam Smith et Joseph Black.
Adam Smith était un philosophe écossais que l’on considère aujourd’hui comme le père de l’économie. Il a travaillé sur la théorie des marchés et une grande partie de son travail forme la croyance actuelle. Il a publié son ouvrage majeur, intitulé « [Une enquête sur la nature et les causes de] la richesse des nations », en 1776.
Joseph Black, lui, était un physicien et chimiste écossais. On le connaît particulièrement pour ses découvertes sur le magnésium, la chaleur latente et spécifique et le dioxyde de carbone. En outre, nombre de ses expériences ont été vitales pour les conceptions de machines à Vapeur de James Watt.
Premières expériences avec la vapeur
Bien qu’habile avec les instruments scientifiques, le principal intérêt de James Watt est la machine à vapeur.
Selon une histoire populaire, c’est une bouilloire en fonctionnement qui l’aurait inspiré pour la machine à vapeur. Plusieurs variantes de cette histoire existent. Il y est soit très jeune soit plus âgé, pour certains il s’agit de la bouilloire de sa mère, pour d’autres de celle de sa tante.
Il semble que c’est le fils de James Watt qui aurait créé cette histoire. Quoi qu’il en soit, il y a un fond de vérité. De fait, en essayant de comprendre la thermodynamique de la chaleur et de la vapeur, Watt utilisait une bouilloire.
Watt et la machine à vapeur
Contrairement à ce que l’on pourrait penser, James Watt n’a pas inventé la machine à vapeur à proprement parler. Effectivement, le premier moteur à vapeur est le résultat des travaux de Thomas Newcomen en 1712. Cette conception du moteur était principalement utilisée pour pomper l’eau des mines.
La machine à vapeur est un moteur thermique à combustion externe. Elle permet de transformer l’énergie thermique en énergie mécanique.
C’est en 1763, quand on le charge de réparer une machine à vapeur du type Newcomen, que James Watt commence à travailler dessus. Il commence alors à repérer les défauts de ce modèle, le plus avancé jusqu’alors.
Selon lui, le plus grave défaut réside dans la perte de grandes quantités de chaleur. Pour pallier cela et améliorer l’efficacité du moteur, il crée le condenseur, ce qui constitue sa première grande invention. Il s’agit d’un dispositif maintenu séparé du cylindre principal mais y étant connecté.
Dans le condenseur, la vapeur se maintient à une faible température (37°C) tandis qu’elle reste élevée dans le cylindre. James Watt cherche ainsi à obtenir un vide maximal dans le condenseur. Cette amélioration a permis à la machine de Watt de produire la même puissance que celle de Newcomen en brûlant 60% de charbon en moins.
En 1769, il obtient un premier brevet pour son invention. Il s’associe alors à Matthew Boulton, avec qui il commence la construction des machines qu’il a conçues.
Boulton & Watt
En 1768, James Watt a conclu un partenariat avec l’inventeur et marchand britannique John Roebuck. Le but étant de construire et fabriquer des moteurs à vapeur. C’est cette même année que Watt et Matthew Boulton se sont rencontrés.
Le moteur à vapeur de Watt a plu à Boulton, qui décida alors d’acheter une participation dans son brevet (1769). Avec le consentement de Roebuck, Watt a offert à Boulton un tiers des parts. Finalement Roebuck a vendu (1.000 livres) la moitié de sa propriété dans les inventions de Watt.
C’est donc en 1775 que les deux partenaires fondent Boulton & Watt près de Birmingham. C’était l’une des premières entreprises britanniques d’ingénierie et de fabrication de moteurs à vapeur.
Initialement, d’autres entreprises fabriquaient la plupart des composants de leurs moteurs. Néanmoins, à partir de 1795, James Watt et Matthew Boulton ont commencé à fabriquer eux-mêmes leurs machines à vapeur.
L’entreprise, rebaptisée « James Watt & Cie » en 1849, a connu un grand succès. Elle aura duré près de 120 ans, jusqu’à sa vente à W&T Avery en 1895.
La machine Watt, moteur de la révolution industrielle
Avec l’invention du condenseur, James Watt a significativement amélioré l’efficacité et le rendement de la machine à vapeur. Cela a d’ailleurs inauguré l’ère de la vapeur dans la révolution industrielle anglaise (1760-1820). En outre, en son honneur, on a imprimé un timbre avec l’illustration de sa machine à vapeur.
Entre 1776 et 1781, Watt a voyagé dans tout le Royaume-Uni pour installer ses machines dans différentes usines. Les mines, les papeteries, les usines et plusieurs moyens de transport l’ont très rapidement adoptée.
Toutefois, James Watt a perfectionné de nombreux détails jusqu’à ce que le moteur atteigne sa forme optimale. Forme universellement utilisée à partir de 1785.
James Watt ne s’est pas arrêté là
Les améliorations apportées à la machine à vapeur et toutes les recherches autour constituent l’essentiel des travaux de Watt. On lui connaît d’ailleurs cette phrase notable:
« Je ne peux penser à rien d’autre que cette machine. »
Cependant, il ne s’est pas arrêté à cela. De fait, il a aussi inventé la machine à copier. Au fil des années, elle aura évolué en notre photocopieuse moderne.
Avant 1780, il n’y avait pas de bonne méthode pour faire des copies de lettres ou dessins. La seule méthode consistait à utiliser plusieurs stylos liés. James Watt a donc, dans un premier temps, tenté d’améliorer cette méthode.
Il s’est vite aperçu que c’était presque impossible. Aussi, il a, dans un second temps, essayé de transférer physiquement l’encre du recto de l’original au verso d’une autre feuille. On devait pour cela l’humidifier avec un solvant et la presser sur l’original.
James Watt a commencé à développer le procédé en 1779. Il a fait de nombreuses expériences pour formuler l’encre, sélectionner le papier et établir la méthode parfaite. Un an plus tard, il a breveté ce procédé.
James Watt, un travail mondialement reconnu
Il est impossible de raconter en détail toute la vie de James Watt, tellement elle en est riche. De fait, en plus de sa passion pour le génie mécanique, il portait un grand intérêt à la chimie. Il a ainsi pu travailler sur une solution aqueuse permettant de blanchir les textiles.
Par ailleurs, de son temps comme à titre posthume, son travail a obtenu une grande reconnaissance. Ainsi, en 1784, il rejoint la Royal Society of Edinburgh et devient membre de la Batavian Society for Experimental Philosophy de Rotterdam en 1787. De plus, il intègre la Société Smeatonienne des Ingénieurs Civils et l’Université de Glasgow lui confère un doctorat honoraire en 1806. Enfin en 1814, c’est l’Académie française qui l’honore.
De surcroît, le watt, unité de puissance porte son nom en hommage à son travail sur la machine à vapeur. L’Association britannique pour l’avancement des sciences l’adopte en 1889. De plus, la 11ème conférence générale des poids et mesures l’intègre au Système international d’unités en 1960.
Enfin, de nombreux musées, monuments, rues et écoles portent son nom. La statue de Saint-Paul comporte l’inscription suivante:
« James Watt…agrandit les ressources de son pays, augmenta le pouvoir de l’homme et s’éleva à une place éminente parmi les disciples les plus illustres de la science et les véritables bienfaiteurs du monde. »
