Máy hơi nước - phát minh mở màn cho cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ nhất

1. Chân dung của người phát minh ra máy hơi nước

James Watt (19 tháng 1 năm 1736 – 19 tháng 8 năm 1819) là nhà phát minh người Scotland và là một kỹ sư đã có những cải tiến cho máy hơi nước mà nhờ đó đã làm nền tảng cho cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ nhất

Ảnh minh họa

James Watt sinh ngày 19 tháng 1, 1736 tại Greenock, Renfrewshire, một cảng biển của Firth of Clyde. Cha ông là một thợ đóng tàu, chủ tàu và là một nhà thầu khoán, còn mẹ ông – bà Agnes Muirhead thì xuất thân từ một gia đình danh giá và có học vấn đến nơi đến chốn. Cả hai đều là tín đồ của Giáo hội Trưởng lão (Presbyterian). Ông nội Watt, Thomas Watt, là một thầy giáo dạy toán và baillie cho Baron of Cartsburn. Thay vì theo tôn giáo của cha mẹ, thì ông trở thành một tín đồ tự nhiên thần giáo?. Watt đi học không thường xuyên và thay vào đó là được mẹ dạy tại nhà, nhưng sau đó ông theo học trường Greenock Grammar. Ông tỏ ra rất khéo tay và có năng khiếu về môn toán học.

Năm 1763-1764, tại Trường Đại học Glassgow, Watt bắt đầu đặc biệt chú ý tới máy hơi nước. Watt xác định việc nghiên cứu nguyên lý và kết cấu của máy hơi nước là phương hướng chủ yếu của mình.

Năm 1769, Watt đã được nhận bằng độc quyền về cải tiến máy hơi nước, một thành qủa rất vĩ đại. Watt đã cải tiến máy hơi nước một bộ phận có thể phân ly để làm lạnh và cách ly xy-lanh của nó. Năm 1782, ông đã phát minh ra máy hơi nước kiểu song động. Sau khi kết hợp các phát minh đó lại, ông đã làm cho hiệu suất của máy hơi nước nâng lên gấp ba lần.

Tháng 6 năm 1775, giữa Boulton và Watt đã ký kết một hợp đồng có giá trị 25 năm, thành lập công ty Boulton-Watt chuyên sản xuất và tiêu thụ loại máy hơi nước mới. Đây chính là tiền đề để cho Watt sáng tạo ra những cỗ máy hơi nước ngày càng tân tiến hơn. Trong hai mươi lăm năm sau đó, công ty của Watt và Boulton đã  sản xuất một số lượng lớn máy hơi nước cung cấp cho thị trường.

Năm 1781, Watt còn phát minh ra một bộ phận bánh xe răng để giúp máy hơi nước chuyển động xoay tròn làm cho máy hơi nước mở rộng phạm vi sử dụng. Ông còn phát minh ra bộ phận ly tâm điều chỉnh tốc độ, thông qua đó máy hơi nước có thể tự động khống chế. Năm 1790, ông đã phát minh ra đồng hồ áp lực, đồng hồ chỉ thị, van tiết lưu và nhiều cải tiến có giá trị khác.

Năm 1782, cỗ máy hơi nước chuyển động song hướng do Watt nghiên cứu và chế tạo ra đời và được cấp bằng sáng chế độc quyền. Năm 1784, loại máy hơi nước nằm cũng được xác nhận quyền sáng chế. Máy hơi nước ngày càng có tính thực dụng và được dùng rộng rãi được gọi là “máy hơi nước vạn năng”.

James Watt là một nhà bác học vĩ đại. Mọi người đều xem ông là một “Anh hùng dân tộc” và hết sức kính phục ông. Ông là thành viên của “Hội Mặt trăng”, còn được gọi là “Học hội Thái âm”. Năm 1785, ông được bầu làm hội viên của Học viện Hoàng gia Luân-đôn. Năm 1806, Trường Đại  học Glasgow đã cấp cho ông bằng Tiến sĩ luật danh dự. Năm 1814, Viện Khoa học Pháp đã công nhận ông là Viện sĩ người nước ngoài của Viện. 

Ngày 25 tháng 8 năm 1819, Watt từ trần tại biệt thự riêng của ông ở Heathfield, thọ 85 tuổi. Thi hài ông được an táng tại nhà thờ Handsworth. Chính phủ Hoàng gia Anh đã coi ông như một vị công thần và đã cho dựng tượng tại nhà thờ Westminster. 

Để ghi nhớ công ơn to lớn của ông đối với loài người, tên ông đã được đặt cho một đơn vị đo lường. Đây chính là một tượng đài vĩ đại không bao giờ thay đổi của nhân loại để ghi nhớ công lao của một vĩ nhân đã góp phần thúc đẩy phát triển tiến trình hiện đại hoá  lịch sử phát triển xã hội. 

2. Sự ra đời của máy hơi nước và cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ nhất

Từ khi máy hơi nước xuất hiện đã có một tác dụng to lớn trong cuộc cách mạng công nghiệp. Trước khi có máy hơi nước, mặc dù một số địa phương nào đó đã biết sử dụng sức gió và sức nước nhưng động lực chủ yếu vẫn là sức lực của con người. Từ khi có máy hơi nước thì loài người đã thoát ra khỏi sự hạn chế đó.

Ngoài việc dùng làm nguồn năng lượng cho các công xưởng, máy hơi nước còn được ứng dụng trong giao thông vận tải. Sự ứng dụng rộng rãi máy hơi nước đã ảnh hưởng đến cuộc cách mạng phương tiện giao thông của nước Anh. Năm 1814, công trình sư người Anh George Stephenson chế tạo thành công xe lửa chạy bằng máy hơi nước. Stephenson đã được suy tôn là “Cha đẻ của đầu máy xe lửa”.

Sự cải tiến giao thông đường thuỷ là đóng những chiếc tàu có thể lắp được máy hơi nước làm động lực. Ngày 19 tháng 8 năm 1807, một nhà phát minh người Mỹ là Fulton đã thiết kế một chiếc tàu chở khách chạy bằng máy hơi nước chạy thử thành công trên sông Hudson, đồng thời đã mở ra những chuyến chạy định kỳ từ New York đến An-ba-ni.

Cuộc cách mạng công nghiệp đầu tiên đã mở ra một kỷ nguyên mới trong lịch sử nhân loại – kỷ nguyên sản xuất cơ khí, cơ giới hóa. Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ nhất đã thay thế hệ thống kỹ thuật cũ có tính truyền thống của thời đại nông nghiệp (kéo dài 17 thế kỷ), chủ yếu dựa vào gỗ, sức mạnh cơ bắp (lao động thủ công), sức nước, sức gió và sức kéo động vật bằng một hệ thống kỹ thuật mới với nguồn động lực là máy hơi nước và nguồn nguyên, nhiên vật liệu và năng lượng mới là sắt và than đá. Nó khiến lực lượng sản xuất được thúc đẩy phát triển mạnh mẽ, tạo nên tình thế phát triển vượt bậc của nền công nghiệp và nền kinh tế. Đây là giai đoạn quá độ từ nền sản xuất nông nghiệp sang nền sản xuất cơ giới trên cơ sở khoa học. Tiền đề kinh tế chính của bước quá độ này là sự chiến thắng của các quan hệ sản xuất tư bản chủ nghĩa, còn tiền đề khoa học là việc tạo ra nền khoa học mới, có tính thực nghiệm nhờ cuộc cách mạng trong khoa học vào thế kỷ XVII.

BKT