A Hét 1986/1 (31. évfolyam, 1-26. szám)
1986-02-07 / 6. szám
_____________TUDOMÁNY-TECHNIKA A GŐZGÉP TÖKÉLETESÍTŐJE (250 ÉVE SZÜLETETT JAMES WATT) Greenock városa a Clyde folyó torkolatánál, az ír-tenger partján fekszik Glasgow-tól mintegy 30 kilométernyire nyugati irányban. Neve elsősorban a mineralógusok és a tudománytörténészek számára cseng ismerősen. A greenockit, ez az eléggé ritka, sárga színű ásvány (kémiai összetételét tekintve kadmium-szulfid, CdS) róla kapta a nevét, a tudomány- és technikatörténetekbe meg azért került bele, mert 1 736. január 19-én itt látta meg a napvilágot a gőzgép tökéletesítője és az angol ipari forradalom egyik „elindítója", James Watt. A greenockitról a továbbiakban már nem esik szó, s Greenockról is csak annyi, amennyi okvetlenül szükséges, hiszen történetünk főszereplőjének életútja a későbbiekben csak futólag keresztezte ezt a várost. James Watt apja tehetős építész és hajóács volt, vérbeli mesterember, aki már elég korán beavatta fiát mesterségének rejtelmeibe. Wattról feljegyezték, hogy vékonypénzű, betegségekre hajlamos gyermek volt, aki ennek ellenére jól viselte a fizikai megterhelést, s gyakran étlen-szomjan órák hosszat szorgoskodott apja műhelyének egyik zugában. A barkácsoláson kívül a horgászás érdekelte még. Ez minden, amit gyermekéveiről el lehet mondani, a többi valószínűleg legenda csupán. Például James Watt nagynénikéjének az a megállapítása is, hogy a gőzgépek iránti érdeklődése a teáskannával való játszadozással kezdődött volna . .. Mindez a valóságban sokkal prózaibb módon történt. Az alig húszesztendős Watt Glasgow-ba került, hogy ott tudományos műszerek készítésével foglalkozzék. A helybéli egyetem professzorai hamarosan felismerték kézügyességét és műszaki tehetségét, s lehetővé tették számára, hogy Londonban képezze tovább magát. A fővárosból visszatérve a glasgow-i egyetem egyik épületében rendezte be műhelyét, ahol kedvére dolgozhatott, bár az igazat megvallva, túlságosan nagy fizetést nem kapott érte. Az „egyetem matematikai szerszámkészítője" — ez volt Watt beosztásának hivatalos megnevezése — kénytelen volt magánrendeléseket is elvállalni, így aztán a különböző tudományos eszközök mellett hajózási műszereket (pl. kvadránsokat), horgászeszközöket, szemüvegeket, hegedűket, fuvolákat, sőt még orgonákat is készített. Meglepően hangzik talán, de a gőzgépekkel egészen véletlenül került kapcsolatba. Az egyetem kelléktárában ugyanis volt egy gözgépmodell — kicsinyített mása az akkoriban már eléggé elterjedt, bányavízszivattyúzásra használt Newcomen-féle gőzgépnek —, amellyel a gőzgép működését kellett volna a hallgatóknak demonstrálni, de rejtélyes módon ez a berendezés az istennek sem akart beindulni. A professzor Wattot kérte meg, nézzen utána, mi a baja a szerkezetnek, s ha lehet, javítsa is meg. Watt alaposan szemügyre vette a berendezést és hamarosan rájött, hogy nem is annyira a modellel mint inkább a gőzgép működési elvével van probléma. De mielőtt folytatnánk az események ismertetését, tegyünk előbb egy kis kitérőt. A gőz hasznosításának gondolata nem a XVIII. század tudósainak agyából pattant ki először. Az i. e. 1. században élt alexandriai matematikus és fizikus, Héron egy olyan elmés készüléket szerkesztett — aeolipil-nek hívták — amelyben a kiáramló gőz egy gömböt forgatott. Ezzel a berendezéssel természetesen komolyabb munkát nem lehetett elvégeztetni, s több mint 1600 esztendőnek kellett eltelnie, amíg sikerült egy használható gőzmasinát összeeszkábálni. A szerencsés feltalálót Thomas Savery-nek (1650—1716) hívták — eredetileg kapitány volt —, s becsületére legyen mondva, nem sokat teketóriázott a találmányával: még jóformán ki sem próbálta, máris mindenütt reklámozta; A bányászok barátja címmel kis füzetet jelentetett meg, ebben leírta a berendezés működését és használatát, így mi is jól ismerjük a gözszivattyú első működőképes példányát. Savery ismerte mások ötleteit és próbálkozásait is, pl. a francia Denis Papin (1647—1712) kísérleteit. Papin egy dugatytyút mozgatott a gőzzel, de berendezése nem lehetett működőképes, mivel a gőzt ugyanabban az edényben fejlesztette, mint amelyben a dugattyú is volt. Savery külön kazánban hevítette a vizet, a keletkezett gőzt pedig bevezette oda, ahova fel akarta szívatni a vizet. Ő dugattyút nem használt, ehelyett a légüres teret akarta munkára fogni; amikor ugyanis a forró gőzt lehűtötte a tartályban, hirtelen nyomáscsökkenés állt be, amely szívóhatást fejtett ki. Két tartály alkalmazásával és egy szeleprendszer beiktatásával folyamatosan tudta működtetni a szivattyút^ Egy másik angol, Thomas Newcomen (1663— 1729) visszatért Papin dugattyújához, de a gőzt külön kazánban fejlesztette, s onnan vezette a dugattyúhoz. A gőznyomás felemelte a dugattyút, amelyhez egy himba csatlakozott; amint a himba dugattyú felőli része emelkedni kezdett, úgy kezdett sülylyedni a másik része, amelyhez viszont a vízszivattyú rudazata csatlakozott. Ha a dugattyúban hirtelen megszűnt a gőznyomás — ezt úgy érték el, hogy hideg vizet fecskendeztek be a dugattyúba — ä himba ellenkező irányban kezdett mozogni: a szivattyú rudazatát felfelé emelte, miközben kiszívott egy bizonyos mennyiségű vizet is. Jóllehet, a berendezés eléggé nehézkesen működött (percenként legfeljebb 12 löketre tellett a képességéből), Newcomen olyan előrelátóan és megbízhatóan tervezte meg, hogy évtizedeken át alkalmazták Anglia és a korabeli Európa szénbányáiban. Ezen nem is lehet csodálkozni, hiszen egy átlagos nagyságú bányában kb. 500 lovát kellett befogni a hagyományos szivattyúk hajtására; aszegény állatok etetése és gondozása nem kevés problémát okozott, a gözszivattyúnak viszont csupán szénre volt szüksége, az viszont bőven akadt a szénbányában. Talán ezzel is magyarázható, hogy sokáig fel sem tűnt, mennyire gazdaságtalanul dolgozik ez a gőzgép (a réz- és ónbányákban nem is nagyon használták), s ha történetesen egy kicsinyített változatát szeretnénk elindítani, megeshet, hogy nem is sikerül a dolog. Nos éppen ez történt James Wattal is, aki aztán megfejtette a rejtélyt: a Newcomen-gőzgépben sok energiát kell elpocsékolni arra, hogy a lehűtött dugattyút újra felmelegítsük. Mi volna — okoskodott Watt —, ha a gőzt nem a dugatytyúban kondenzálnánk, hanem egy külön tartályban (az ún. kondenzátorban), ezáltal rengeteg fűtőanyagot és föenergiát takaríthatnánk meg, arról már nem is szólva, hogy fokoznánk a gép teljesítményét is. Az így átalakított modell valóban nagyszerűen működött, most már csak az kellett, hogy nagyban is ki iehessen próbálni. Ehhez viszont pénzre, méghozzá sok pénzre volt szükség, s épp ennek volt a leginkább szűkében James Watt. Szerencséjére olyanokkal hozta őt össze a sors, akik nemcsak felismerték találmányának jelentőségét, hanem a kellő anyagiakkal is rendelkeztek — legalábbis egy ideig. Előbb dr. John Roebuck-kal társult; 12 évig próbálkoztak-igyekeztek, míg aztán a derék orvos anyagilag tönkrement. Dr. Roebuck után Matthew Boulton következett; ő úgy látszik jobban bírta idegekkel és anyagiakkal is, s bár a csőd szélére került, végül is sikerült kilábalnia a bájból. Ehhez persze egy újabb találmány is kellett — ezt Watt szállította, miután megoldotta a gözenergia forgómozgássá való átalakítását —, s az a felismerés, hogy a gőzenergiára nemcsak a bányák víztelenítésénél, hanem sok más helyen is szükség lehet. Például a textiliparban, amelyet néhány egészen újszerű találmány — John Kay repülő vetélöje, Arkwright fonógépe stb. — szinte gyökeresen átalakított. Az egyre tökéletesedő fonógépeket szamarakkal és öszvérekkel, később vízikerekekkel voltak kénytelenek hajtani, pedig létezett már egy sokkal jobb alkalmatosság is erre a célra: Watt rotációs forgókerekes gőzgépe. Érdekes — s egyúttal jellemző is —, hogy Watt sokáig kételkedett abban, hogy a gőzgép alkalmas lehet járművek — hajók, kocsik stb. — meghajtására. Aztán saját szemével kellett meggyőződnie róla, hogy ez igenis lehetséges: 1812-ben épp a Clyde folyón, ahol gyermekkorában oly szívesen horgászgatott, elindult az első gőzhajó. Amikor 1819. augusztus 19-én örökre lehúnyta a szemét egy egészen más világot hagyhatott maga mögött, mint amilyenbe 83 évvel korábban beleszületett. S ez nagy mértékben éppen az ő érdeme is volt. LACZA TIHAMÉR 16
