Categorie archief: geschiedenis

Zuinigheid schept geschiedenis

Habsburg ligt geveld en een baron, die zijn stipendium verdienen moet, helpt het weer overeind, – Op zoek naar Papin, – Een arme man uit Dartmouth rechtvaardigt de kletsmajoor van Marburg. -Newcomen en Savery, – De goddelijke voorzienigheid verbetert de machine. ~ Smeaton maakt ingenieurs van de Engelsen, – De man met hoofdpijn. – De Schotten brengen door hun gierigheid de wereld in beweging. – Watt, de geschiedenis van een dromer en hongerlijder, -Wie geen slaaf wil worden, moet zich verbergen. – Tabakshandelaars bestormen een theater, ~ Op een wandeling wordt de stoommachine voltooid, – Wat is stoom eigenlijk ? – Watt vloekt en Trevithick houdt van zijn rijkdom slechts een zilveren spoor over. – Het model der eerste werkelijke stoommachine.

Het ging in het Oostenrijkse huis Habsburg verdraaid slecht. De afscheiding van de Spanjaarden van het Oosten­rijkse Huis was de familie niet goed bekomen. De goudstroom uit de Nieuwe Wereld, die aanvankelijk onuitputtelijk scheen, mondde uit in Spanje. De behoefte der wereld aan edele metalen werd in Ame­rika gedekt en dat gebeurde allemaal in een tijd waarin de mijnen van Tirol, Karinthië en Hongarije hoe langer hoe minder erts ople­verden. De kooplieden die de mijnbouw tot zo’n hoge bloei gebracht hadden, waren uitgestorven. Hun nakomelingen ontbrak het aan moed om iets te wagen. Zij legden de mijnen liever stil dan dat zij telkens nieuwe kapitalen in de uitzichtloze strijd tegen het water staken.

De Keizer was naar buiten nog wel altijd de heerser van Duitsland, maar zijn leenheren, die al lang tot zelfstandige vorsten geworden waren, lachten hem uit. Hij moest zich met smeekbeden voor hen buigen en toen Habsburg tegen de Pruisische Frederik wilde optrekken, kon de keizerin niet meer zoals vroeger de leen roepen, maar moest zij troepen huurlingen zenden. De kleine vorsten en feodale heren ontnamen het keizerschap stukje voor beetje van de macht en de strijd om de keizerlijke macht was een strijd om geld.

De schatkistbewaarders in Wenen zaten vertwijfeld voor de lege geldkisten en overlegden hoe men aan geld kon komen.

In Engeland en Frankrijk, waar men voor dezelfde rampen gestaan had, was het economische systeem van Colbert ingevoerd. Colbert, die voor Lodewijk XIV, de fantastische waterwerken van Marly had moeten laten bouwen, was door de verkwisting van het hof door de onmogelijkheid om uit de mijnen nieuwe inkomsten te trekken, op het idee gekomen het ambacht en de neringdoenden tot de grootst mogelijke inspanning aan te sporen, vrouwen, grijsaards en kinderen te laten werken en door de verpaupering van het volk door hongerlonen en lange werktijden goedkope exportartikelen te vervaardigen.

De binnenlandse markt van zijn land beschermde Colbert door hoge toltarieven, de uitvoer echter maakte hij gemakkelijk.

Men vond de indirecte belastingen uit. Op zout en suiker, op koffie en trouwens op alle genotmiddelen werd niet alleen invoerbelasting, maar ook nog een extra verbruiksbelasting gelegd. Het colbertisme, dat men in andere landen ‘mercantilisme’ noemde – een nieuw-Latijns woord voor een economisch systeem, dat op de handel gebaseerd is —, leidde tenslotte tot de sociale uitbarstingen, die een der oorzaken van de Franse revolutie zijn geweest. Voorlopig echter was de vorst ermee geholpen en het maakte het ook de kleine feodale heren, die het systeem navolgden, mogelijk een leven van pracht en praal te leiden. Ook de Oostenrijkse schatkistbewaarders voelden wel iets voor het nieuwe systeem. Maar toen zij het tenslotte wilden invoeren, lag Oostenrijk bijna al ter aarde. Nog meer dan waar ook was het keizerlijke kabinet en zijn geldgebrek het middelpunt van de economie. Daarom noemde men het mercantilisme in Oostenrijk Cameralisme, naar het Duitse woord « Kammer » voor kabinet.

Beschermeling van een filosoof
In hun radeloosheid viel de ministers een akte in handen, die Leibniz nog kort voor zijn dood, op 14 november 1716. aan het Weense hof gericht had en waarin hij nogmaals de aandacht vestigde op de waterpomp van zijn vriend Denis Papin en op de Engelse machine van van Thomas Savery. Deze akte werd gecompleteerd door een andere mededeling, volgens welke in Hessen een « vuurzuigwerk » in bedrijf zou zijn. Dat apparaat stuwde weliswaar alleen het water voor de springfonteinen in Kassel op, maar het zou ongetwijfeld in staat zijn ook het water uit de mijnen te verwijderen. Het kabinet won in Kassel inlichtingen in. In Kassel verwees men de heren naar Enge­land, waar Denis Papin was heengegaan.

Men schreef naar de gezant in Londen en toen er eindelijk bericht kwam, dat in Engeland inderdaad « vuurmachines » gebouwd werden,  met behulp waarvan men het water de baas kon, gaf men de jonge baron Fischer von Erlach, de zoon van de beroemde bouwmeester der Karlskerk in Wenen, opdracht om te zorgen dat er zo’n machine in Oostenrijk kwam.

Fischer von Erlach, toen een jongeling van tweeëntwintig jaar, was eveneens een beschermeling van de grote Leibniz. Leibniz had de vorming van de jongeman mee helpen bepalen. Hij mocht studeren aan de Nederlandse en Duitse, aan de Italiaanse en Franse universiteiten en het Weense kabinet had hem « met het oog op » de aanbevelingen van de filosoof een stipendium verleend.

Fischer von Erlach is een der grootste Oostenrijkse ingenieurs geworden, en toen hij in 1721 uit Engeland terugkeerde, bracht hij wel geen machine mee, maar zoveel kennis, dat hij zelf machines kon bouwen. Ook had hij in Engeland een ingenieur voor de Oosten­rijkse regering aangeworven. Deze ingenieur heette Isaak Potter en was een man, die uit de werkplaatsen van Thomas Newcomen kwam. Isaak Potter moet een broer gehad hebben, die eveneens ingenieur moet geweest zijn. Misschien is die broer de legendarische Humphrey Potter, die altijd zo graag Indiaantje wilde spelen en daarom de automatische stoomdistributie moet hebben uitgevonden. Als deze dus inderdaad door een Potter uitgevonden is, dan was deze niet een kind, maar deze volwassen ingenieur.

In Koningsberg, in Hongarije, in Wenen en later in Chemnitz  bouwde Fischer von Erlach samen met Isaak Potter de ene vuurmachine na de andere. Toen Fischer von Erlach, nog geen vijftig jaar oud, op 29 juli 1742 stierf, was de Oostenrijkse mijnbouw of tenminste het belangrijkste deel daarvan gered. De stipendia die men de begaafde baron op aanraden van de filosoof ter beschikking  had gesteld, hadden rijkelijk hun baten opgeleverd, de geldkasten in Wenen waren weer gevuld en Oostenrijk kon zijn erfopvolgingsoorlogen beginnen te voeren.

Er bestaat geen portret van Fischer von Erlach en onder zijn allongepruik was de adellijke ingenieur even onbekend gebleven als Denis Papin. In het Weense kabinet bevindt zich geen beschrijving van zijn werkzaamheden ook zijn vrienden hebben het in de verwarring en opwinding van de successieoorlogen vergeten, aantekeningen te maken. wij kennen zijn levenswerk alleen uit zijn machines. Een paar afbeeldingen daarvan hangen tegenwoordig in de Oostenrijkse musea. Doch al deze machines zijn gebouwd naar het beginsel van Thomas Newcomen.

Broederliefde der baptisten
Newcomen is even arm gestorven als Papin. Toen hij zijn eerste stoommachine bouwde, was hij al negenenveertig jaar. Dat gebeurde in het in het jaar 1712.

Newcomen werd niet door genialiteit gedreven. Het was de reinste armoe die hem stimuleerde. In 1663 geboren in de afgelegen havenstad Dartmouth, had hij in Exeter de ijzerhandel geleerd en was later werktuigmaker en meestersmid.

Zoals Arkwright, de uitvinder van de spinmachine, als kapper met haarverfmiddeltjes het land afreisde en daarbij opmerkzaam werd op de behoefte der wevers aan garen, zo ging Newcomen, die een vrome Baptist was, van mijn tot mijn en verkocht zijn gereedschappen aan de arbeiders in de tinmijnen. Daarbij viel het hem op, hoe hopeloos de paardentredmolen was voor de drainering van het water en kwam hij op de gedachte een machine te construeren. Dat Newco­men geestelijk een wakker man geweest is, staat buiten kijf. Hoe hij zijn technische kennis verwierf en hoe hij op het geniale idee kwam, het beginsel van de atmosferische zuigermachine met de bijzondere stoomketel uit de Kasselse pompinstallatie te verbinden, weten wij niet.

Toen Thomas Newco­men erover peinsde, hoe men een machine voor het drooghouden der mijnen met stoom zou kunnen doen werken, kwam de beroemde natuurkundige Hooke hem te hulp. Deze wees hem op de zuigermachine van Papin. Dat moet ongeveer in 1702 geweest zijn. In 1711 was Newcomen dan zo ver dat hij zijn eerste machine kon bouwen. Zijn vriend en geloofsgenoot John Cawleu, een meester glazenmaker, schoot hem het geld voor de machine voor. Newcomen verkocht de eerste stoompomp aan een steenkoolmijn in Wolverhampton bij Dudley Castle. Het voorkomen van die machine en haar duidelijke constructie maakte zo’n indruk op de technici van de achttiende eeuw, dat ieder het vanzelfsprekend vond in hoofdzaak zo te construeren als Thomas Newcomen het gedaan had.

Newcomen verbeterde de machine eerst door een ijze­ren mantel om de cilinder heen te bouwen. Nu ging de afkoeling van de cilin­der gemakkelijker in haar werk omdat men het water niet meer met een slang te­gen de cilinder hoefde te spuiten, doch het van een hoger gelegen reservoir in de ruimte tussen de ijzeren mantel en de cilinder kon laten lopen. Was de afkoe­ling tot stand gekomen, dan opende men in de bodem van de cilindermantel een kraan en liet het koelwater weglopen. Deze eerste verbetering bracht een merkwaar­dig toeval met zich mee. Op zekere dag begon de machine sneller te lopen en maakte, zonder dat men aanvankelijk begreep waarom, tien tot twaalf complete bewegingen per minuut. Er werkte toen een Zweedse ingenieur, Marten Triewald, bij Thomas Newcomen. De Zweed schreef in zijn dagboek, dat deze versnelling alleen te danken kon zijn aan de almachtige werkzaamheid Gods. Hij kon « onmogelijk iets anders geloven, dan dat deze gebeurtenis door een bijzondere beschikking van de voorzienigheid tot stand gekomen was ».

Wat was er in werkelijkheid gebeurd ?

Laten we een ogenblik terugdenken: Papin werd tot vertwijfeling gebracht, omdat hij geen arbeiders kon vinden, die het klaarspeelden een zuiger te maken, die precies in een cilinder paste. Ook New­comen, de meestersmid, was zo handig niet. Maar hij vertwijfelde niet. Daar hij een praktisch man was, zag hij ervan af, de zuiger zo nauwkeurig te slijpen. Hij vond een ander middel, om de luchtdicht­heid te bereiken. Hij wikkelde hennep om de zuiger heen. De hennep doordrenkte hij met een mengsel van paardenmest, grafiet en talk en wist te verkrijgen, dat de zuiger zonder moeite in de cilinder op en neer kon gaan en toch goed afsloot. Om de buitenlucht helemaal weg te houden, goot hij van boven water op de zuiger.

Het toeval nu, dat de machine plotseling sneller deed lopen, was een gietblaasje. Het water, dat altijd op de zuiger stond, had de wand van die luchtbel doen doorroesten en de atmosferische druk had het afsluitingswater in de cilinder geperst. Daar het met een fijne straal in de cilinder spoot, sloeg het onmiddellijk de stoom neer, het luchtledig ontstond nu met een ongelooflijke snelheid en zo was de condensatie door inspuiting ontdekt. De doorgeroeste gietfout derhalve, die het gaatje in de zuiger had veroorzaakt, kwam Marten Triewald als een beschikking van de voorzienigheid voor.

Toen Newcomen de « fout » gevonden had, begon hij de
binnencondensering, zoals men het neerslaan van de stoom door een
water­straal die binnen in de cilinder ontspringt, noemt, regelmatig toe te passen. Boven aan de hefboom maakte hij een waterbassin vast en liet een buis van dat reservoir naar de bodem van de cilinder lopen. Was de cilinder nu gevuld met stoom, dan werd de waterkraan geopend. Het water sprong als een fontein in de cilinder omhoog en deed de stoom in een ommezien condenseren.

De automatische verdeler

De eerste moeilijkheid die zich bij de nieuwe binnencondensatie voordeed, was, dat er zich te veel water in de cilinder verzamelde.
Deze moeilijkheid werd overwonnen door in de bodem van de cilinder een afvoerbuis te maken. Een nieuwe moeilijkheid: die afvoerbuis in de bodem van de cilinder kon men niet met een ventiel dichtmaken, omdat men immers niet in de cilinder kon kijken om te zien, hoeveel water er nog in was. Dat had evenwel het nadeel, dat de zuiger, als hij voor de volgende beweging omhoog ging, het water uit de afvoerbuis weer opzoog.
Als er water in de cilinder was, kon de stoom er niets uitvoeren, omdat hij dan telkens zou blijven condenseren, zolang totdat hij het water verhit had.
Het duurde een hele tijd alvorens men die moeilijkheid had overwonnen. Eindelijk behielp men er zich mee, de afvoerbuizen tien meter lang te maken, zodat de zuiger in de stoomcilinder niet meer als waterpomp zou kunnen werken.

De laatste correctie, die de machine van Newcomen onderging, was de automatische stoomverdeling. In beginsel is zij het werk van ingenieur Brighton. Het begon met een drijflichaam, dat in een waterbuis op en neer ging. Deze buis liep van de stoomketel naar de waterleiding die in de cilinder uitmondde. Door de stoomdruk van de ketel steeg de waterzuil in die buis en drukte de drijver tenslotte tegen een hefboom. Deze hefboom opende op zijn beurt de kraan waardoor het water in de cilinder kon worden gespoten. Die drijver was geen nieuwe uitvinding. Ktesibios had er al ge­bruik van gemaakt voor zijn waterklokken. Nieuw was alleen, dat de drijver in beweging werd gebracht door een waterzuil, waarvan de hoogte weer afhankelijk was van de hoogte van de druk in de stoomketel. Als er in de stoomketel van de machine van Newcomen voldoende stoom ontwikkeld was, zodat men de kraan kon openen waarlangs de stroom in de cilinder kon stromen, dan draaide de machinist tegelijkertijd de kraan van de buis om, die in de ketel inge­bouwd was. Als de stoom in de cilinder omhoogging, dan steeg ook de waterzuil en de drijver hief de hefboom voor het condenseringswater op dat ogenblik op, waarop de hele cilinder met stoom gevuld was. Het begin van de condensatie was dus afhankelijk van de druk in de stoomketel.

Het waterreservoir, waaruit men de cilinder voorzag van het koel­water, zat in de buurt van de balans, dus hoog boven de cilinder. De blik van de machinist ging afwisselend van de stoomventiel naar het waterreservoir. Daarbij zag hij voortdurend de balans zich be­wegen. Het kan niet mogelijk geweest zijn, op het idee te komen, de zwaaiende balans te gebruiken om de machine zelf de bediening van haar kranen op te dragen. Misschien heeft men aanvankelijk touwen van de balans naar de ventielen laten lopen. Maar lang kan men zich daar niet van bediend hebben. In 1712 bouwde Newcomen de eerste machine en in 1718 al had ingenieur Brighton zijn automatische stoomregelaar klaar. Hij gebruikte geen touwen meer, maar stangen.

Alhoewel de eerste zelfstandige verdelers nog heel ingewikkeld geconstrueerd werden, werkten de machines toch al met twaalf en zestien toeren in de minuut. In 1720 werd in Londen voor het wa­terbedrijf van de stad een Newcomen-machine opgesteld, die het water van de Theems zevenendertig meter hoog oppompte. Deze machine maakte achttien tot twintig toeren in de minuut. In 1722 maakte Newcomen voor een grote kolenmijn in de buurt van Coventry een nog betere machine. Zij bespaarde het werk van vijftig paar­den en verbruikte per jaar slechts honderdvijftig pond aan bedrijfs­kosten, terwijl het onderhoud van de paarden negenhonderd pond sterling gekost had.

Newcomen had gehoopt, dat de « vuur- en luchtmachine» niet alleen tot een zegen van de mijnen zou worden, maar ook van hem­zelf. Hij wilde geen arme man meer zijn en toch moest hij het blijven. Toen hij de eerste successen met zijn machines behaald had, kwam de door de koning begunstigde Savery op de proppen en dwong Thomas Newcomen hem als deelgenoot op te nemen. Het verstrek­kende patent van Savery omvatte niet alleen de mogelijkheid, water met behulp van vuur op te zuigen, maar het ook omhoog te brengen. Daardoor viel de machine van Newcomen onder zijn patent en de arme man uit Dartmouth kon zijn buikriem zo nauw laten als hij altijd geweest was.

Het optreden van Savery kwam de machine echter zeer ten goede. Savery bracht een hele staf van geschoolde ingenieurs mee. New­comen hoefde alleen nog maar te zeggen in welke richting zijn ge­dachten gingen, dan werkten de vaklieden zelfstandig verder en brachten zodoende de machine hoe langer hoe meer tot ontwikke­ling. Waarschijnlijk zullen de ingenieurs zich vaak wel eens ver boven Newcomen verheven gewaand hebben. Als dat zo is, dan was hun hoogmoed toch misplaatst, want toen Newcomen gestorven was, was het ook afgelopen met de verbeteringen van de machine. Die anderen ontbrak het nu eenmaal aan de scheppende geest, waarmee de vrome Baptist begenadigd was.

De man die ingenieurs maakte

Slechts een enkel man gelukte het, enkele verbeteringen te beden­ken. Die man was ingenieur Smeaton, over wie James Watt later het grote woord sprak: « Hij heeft ons allen tot ingenieur gemaakt! »

Smeaton was een bekwaam wiskundige. Zijn machines muntten uit door grote elegantie en zuinigheid. Waar Newcomen zich had laten leiden door vermoedens en toevalligheden, daar wilde Smeaton zekerheid hebben. Hij was de eerste ingenieur na Papin, die de stoom­druk begon te meten en de cilinder van een machine in een logische verhouding stelde tot de omvang van de stoomketel.
Smeaton, die van huis uit bouwer van water- en windmolens was, begon zich pas dertig jaar na de dood van Newcomen met de « vuurmachines » bezig te houden. Hij vond de machines zoals Newcomen ze verlaten had. De machines van Newcomen werkten overal voor­delig waar men voldoende brandstof had, bijvoorbeeld in kolenmijnen met voldoende afvalkolen. Waar men de brandstof echter eerst moest kopen, waren de machines niet economisch.

Newcomen vervaardigde de reusachtige cilinders van zijn machine van brons. Het brons heeft echter het nadeel dat het een te goede warmtegeleider is. Door de condensatie van de stoom koelde de hele cilinder af en moest telkens weer opnieuw verwarmd worden. IJzer is een slechte warmtegeleider, dus veel beter geschikt voor de cilin­der. Smeaton bouwde voor zijn machines, waar het maar even kon, ijzeren cilinders, die hij zo nauwkeurig mogelijk liet uitboren. Daar hij zijn cilinders kleiner hield dan Newcomen en daar de zuigers dichter aansloten, werd er bij de machines van Smeaton geen stoom verspild.

De snuifklep

Smeaton verbeterde ook de afvoer van het koude water uit de cilinder. Hij schafte de lange waterpijpen af en liet het water door een zogenaamde snuifklep ontsnappen, die men vroeger slechts als luchtklep voor de cilinder gebruikt had. De snuifklep is een terug­slaande klep, dus van een verend scharnier voorzien. Zij was aan­gebracht in een pijpje, dat in het onderste deel van de cilinder uit­mondde. Als de zuiger in de cilinder zich naar beneden bewoog, drukte hij het water door de snuifklep weg en de klep sloeg terstond terug, als het water weggelopen was en maakte zodoende de cilinder weer luchtdicht. Omdat deze ventiel als zij door water of lucht
be­wogen werd, een eigenaardig snorkend geluid maakte, noemde men ze snuifklep.

Smeaton maakte ook berekeningen over de grootte van de balans en ging er toe over, kortere te gebruiken dan zijn voorgangers.

Reeds bij de eerste machine van Newcomen was men op het idee gekomen om iedere slag van de pompzuiger niet helemaal te gebrui­ken. Want iedere slag was afhankelijk van de kracht van de stoom. Daar de stoomdruk onregelmatig was, waren ook de slagen onregel­matig. Begrensde men nu de slagen, dan was de hoeveelheid water, die er telkens werd opgepompt altijd gelijk. Deze begrenzing kon alleen verkregen worden door middel van de balans. Men kon niet toestaan, dat de armen van de hefboom zo ver naar boven of beneden zouden doorslaan al naar gelang de eventuele stoomdruk was. De balans moest in haar op- en neergaande beweging beperkt worden. Newcomen verkreeg die begrenzing van de slag door kettingen, die hij van de uiteinden van de balans af naar het dak van de machinekamer en naar de grond leidde. Daar de kettingen niet voldoende vastgezet konden worden, zonder het dak van de machinekamer aan instorten bloot te stellen, was deze manier van begrenzing van de slag uiterst gebrekkig en men kwam tenslotte op het idee. de balans op verende balken te laten neerkomen. Smeaton verbeterde deze vering. Eindelijk vond hij ook nog een vering uit voor de cilinder. Bij de eerste machines stond de cilinder hecht op een gemetseld voetstuk. Toen de zuiger al te woest in de cilinder neerkwam,
ge­beurde het wel, dat de cilinder sprong of dat de ventielen los gingen en vaak ook dat het verbindingsstuk tussen cilinder en ketel kapotsprong.

Reeds vóór Smeaton was men ertoe gekomen, in het bovenste stuk van de ketel een licht verende koperen schuif te zetten. Deze moest de stoten van de zuiger onschadelijk maken. Smeaton deelde het verbindingsstuk tussen cilinder en ketel in twee delen. Tussen de twee stukken zette hij een verende mof. De cilinder echter zette hij niet, zoals zijn voorgangers, op een voetstuk, maar hing hem tegen de muur van de machinekamer in een raam van verende houten balken.

Met al die verbeteringen slaagde hij er in, de werking van de Newcomen-machine met vijfentwintig paardenkrachten te vergro­ten. Dat lijkt voor ons niet veel, maar voor de toenmalige tijd was het aanzienlijk veel, want terwijl Newcomen met zijn beste machine vijftig paarden kon vervangen, maakte de machine van Smeaton, alhoewel zij minder brandstof verbruikte, vijfenzeventig paarden overbodig.

De vuurmachine

De Duitse ingenieur Max Eyth heeft in zijn jeugd nog een verbe­terde Newcomen-machine zien werken. De geweldige indruk, die zij op hem maakte heeft hij nooit vergeten. Toen hij zijn roman « De Kleermaker van Ulm » schreef, stichtte hij een monument voor de machine, door te schrijven: «Onderweg naar de machinekamer hoorden zij de doffe, geheimzinnige slagen van het monster met iedere stap duidelijker worden. Voor het huis leek de grond te beven, kettingen rinkelden, stangen rammelden; achter het machinehuis hoorde men water ruisen, alsof een forse beek over rotsen liep. Toen zij de hoge, zwak verlichte ruimte binnentraden, was het eerst moeilijk iets te onderscheiden. Een donker, vormloos ding, zoiets als de bovenkant van een reusachtige zuil, stond op een onderstel van ruwe stenen. Dat was de nieuwe cilinder, waar een blinkende, ronde stang uit naar boven schoot, om er dan weer in weg te zinken. De stang hing aan een zware ketting die heel hoog, bijna aan het dak van het gebouw, door een arm van zware houten balken naar boven getrokken werd, die zich langzaam en plechtig op en neer bewoog, maar bij iedere neerwaartse slag met een dreunend geweld op een onderlaag terechtkwam die in het metselwerk was vastgezet. Achter de stenen pijler, die het draaipunt van deze op een weegschaal lijken­de dubbele arm droeg, hing, eveneens aan een ketting, de geweldige stang van een pomp, die in de onpeilbare diepte van een donkere schachtopening verdween. Aan de armen van de weegschaal hingen voor en achter de pijler nog meer stangen. Sommige daarvan trokken aan wonderlijk gevormde hefbomen of klossen, die soms de gang van de hoofdstang volgden, maar dan ineens, alsof zij kwaad waren, zelfstandige, onverwachte grijpbewegingen maakten. De stang aan de andere kant van de pijler zoog aan een kleine pomp, die in een kleine kuil verborgen was en met heftige stoten dampend water in een goot deed lopen, dat door een gat in de muur verdween.

Dat was dus de vuurmachine. Naast haar, in een plompe mantel van baksteen gemetseld, stond de stoomketel. Daarvoor stond een van zweet druipende, koolzwarte man. Als hij de deur van het vuur opende, om nieuwe kolen in de gloed te werpen, lichtte de hele ruim­te met hefbomen en klossen, de blinkende zuigerstang en de zwarte kettingen in een vlammend rood licht op, zodat wild bewegende, bijna tastbare schaduwen in de hoeken van het donkere gebouw rondspookten. Maar het naargeestigste waren de geluiden van het monster.

Het was een gekraak en gesteun, geknal en gekraak ! Het siste en suisde, zuchtte en kreunde, nu eens hier, dan weer daar, alsof er in ieder hoekje een andere kobolt zat. Maar alles werd overstemd door de donderende slag daarboven, als de zware weegschaal op de on­derlaag terechtkwam. Op die slag volgde er vijf seconden lang een plechtige stilte. Dan was het, alsof er iemand beneden op een ijzer klopte; langzaam, met tegenzin als het ware zette de weegschaal zich weer in beweging, onder in de schacht krasten de pompen en het angstaanjagende spel, het kreunen en zuchten, suizen en sissen, knallen en slaan begon opnieuw.

Wie denkt daar nog aan, als hij de spiegelblanke salon binnenkomt. waar tegenwoordig een stoommachine van duizend paardenkrachten met een nauwelijks hoorbaar zuchtje, zo niet volkomen ge­luidloos, haar reusachtig werk verricht? Zo echter zag het er uit en klonk het, toen de stoommachine in haar jonge jeugd voor het eerst haar ledematen begon te bewegen! »

Het zou vergeefse moeite zijn, deze schets nog te willen uitbreiden. Ieder onderdeel van de machine is hier beluisterd en alle geluiden zijn trouw weergegeven. Inderdaad was het geheimzinnigste bij de vuurmachine, als na de slag van de balans een beklemmende stilte intrad. Dat waren de seconden, waarin de cilinders van de pomp leegliepen, de stoomventiel geopend werd en het gewicht van de pompstang aan de balans als het ware op het idee scheen te komen, dat zij immers een heel klein beetje zwaarder was dan de zuiger en zij met tegenzin, steunend begon in de diepte te zinken en de zuiger naar boven te trekken.

Genie en vlijt

Toen op het einde van de negentiende eeuw in Engeland beweerd werd, dat James Watt de enige ware uitvinder van de stoommachine geweest was, kwamen andere geschiedschrijvers zo fel tegen die be­wering op, dat zij in hun ijver, James Watt bijna alle verdiensten ten opzichte van de stoommachine wilden afstrijden. Sommigen zeiden zelfs, dat Watt alleen een genie genoemd was, omdat de eigenaar van de fabriek waarin de stoommachine van Watt gebouwd werd, te veel kapitaal in de zaak gestoken had. Om dat kapitaal te redden zou hij geweldig misbaar gemaakt hebben om de betekenis van Watt te kunnen opblazen en alle mensen inderdaad wijs te maken, dat er iets bijzonders aan de machine was. Volgens de mening van deze ijverige historici zou het genie van James Watt dus eigenlijk slechts een product van de reclame zijn.

James Watt

Gelukkig bezitten wij tal van onbevooroordeelde getuigenissen omtrent Watt. Niet alleen de patentakte van Watt zijn bewaard gebleven, maar iedereen die onbevangen is kan zich uit de talrijke beoordelingen der tijdgenoten een beeld van de werkelijke betekenis van deze man vormen. Door verscheidene documenten kan men zelfs heel precies het moment bepalen, waarop James Watt voor de eerste keer met het probleem van de stoommachine in aanraking is gekomen. Het was in 1759, dus in hetzelfde jaar waarin Smeaton zich voor het eerst met de machine van Newcomen bezighield. Watt was toen tweeëntwintig jaar en mechanicus aan de universiteit van Glasgow. Hij wist evenweinig van Smeaton als Smeaton van hem.

Het verschil tussen beide mannen is zeer groot. Smeaton, de mo­lenbouwer, toch al een gerijpt man, was gewoon voor zijn dagelijks brood te werken. De jonge Watt is een hongerlijder en een dromer. Hij neemt alle opdrachten aan om zijn leven te rekken, maar daarbij gaat hij tot de grond van alle dingen. Als hij een scheepskompas moet maken, doet hij dat niet eerder, of hij moet eerst alle mogelijke litteratuur over scheepskompassen gelezen hebben die er bestaat. Als hij van een zijner vrienden hoort, dat er in Duitsland een boek van de schrijver Leopold verschenen is met de titel « Der Schauplatz der Maschinen », gaat hij Duits leren, alleen om dat boek te kunnen lezen. Als hij opdracht krijgt om een draaiorgel te maken gaat hij composi­tieleer studeren, en als men hem het model van de machine van Newcomen in zijn werkplaats neerzet, ziet hij al gauw, dat men de grondfouten van de machine niet uit de weg kan ruimen zonder in de constructie ervan in te grijpen.

De koele, praktische Smeaton werkt anders dan Watt. Hij aan­vaardt de machine in haar grondtrekken als gegeven en onverander­lijk, hij meet alles zorgvuldig na en vindt met zekerheid ieder klein gebrek, iedere krachtverspilling en alles wat overbodig is. Het gelukt hem echter niet in het fundamentele door te dringen. Hij geeft zich ook helemaal de moeite niet om dat te doen. Hij is een ingenieur die het heel druk heeft en niet over de tijd, misschien ook niet over het talent beschikt om zich zó te concentreren, dat hij fundamentele, theo­retische beschouwingen kan houden. Smeaton bezit een scherp ver­stand, hij is een zeer begaafd ingenieur, maar James Watt is een genie.

« Genie », heeft Goethe gezegd, « is vlijt ». Met dit harde woord wilde hij diegenen afstraffen, die doen alsof het genie alles maar in de schoot valt. Dat genie nog meer is dan vlijt, namelijk vlijt én de zeldzame gelukkige fundamentele gave om de vlijt productief te maken, heeft Goethe nooit willen betwisten. Het leven en de daden van James Watt zijn een bijzonder mooi voorbeeld voor de werking van het geniale.

Watt is een Schot. Dat moet men begrijpen en in gedachten hou­den als men hem wil doorzien. Schotten gaan door voor gierig. De gierigheid van Watt uitte zich allereerst in de pijnlijke liefde van de uitvinder voor het geld, in zijn correctheid, in zijn terneergeslagen­heid als hij schulden moest maken en in de krenterigheid die hij nog tegenover zijn zoons aan de dag legde, toen hij al een zeer rijk man was.

Nog indrukwekkender echter komt die vrekkigheid tot uitdruk­king, als Watt de grote dingen van het leven gaat overpeinzen. Dan wordt zijn gierigheid scheppend, dan vervluchtigen de Schotse mop­pen over de gierigaards en reiken hem niet eens meer tot de enkels. Toen Watt in de wijsheid van zijn ouderdom was, zeer in aanzien en met achter zich een succesvol leven, zei hij in een gesprek over de problemen van de mechanica: « Het is belangrijk te weten wat men niet nodig heeft om iets te maken. » De gierigheid van de Schotten, die in dit geweldige woord tot uitdrukking komt, reikt tot in de
wol­ken. Het is een vergeestelijkte gierigheid, die niets meer met kleinzieligheid uitstaande heeft. Die gierigheid is de grondtrek van de grootste uitvinding van James Watt en rechtvaardigt de eigenaardig­heden van het merkwaardige volk in zijn geruite rokken op een snedige wijze.

James Watt was er trots op, een Schot te zijn. Van het parallellogram naar de rechtlijnigheid van de zuigerstang, hetgeen hij voor zijn grootste uitvinding hield zei hij: « Hiervan moet u zeggen, dat dit het werk is van een Schot. »

Op de beslissende ogenblikken van zijn leven werkt James Watt altijd met Schotten samen. In zijn jeugd valt de laatste gewapende opstand van de Schotten tegen de Engelse macht. De natie die dan samen met James Watt opgroeit ziet ervan af, haar eigen aard met het wapen in de hand te verdedigen. Zij brengt haar recht op een eigen geaard bestaan tot uitdrukking in een rij van grote daden van civilisatie. Het is een generatie van uitvinders en ondernemers. Zij is bezield van de eerzucht Schotland te maken tot een monster van modern denken en de stoommachine, die James Watt verbetert, dwingt niet alleen Engeland, maar ook alle andere naties in de ban van het Schotse denken.

Door de stoommachine van James Watt zijn de bewoners der wereld zo rijk geworden, zoals zij nooit hadden kunnen dromen. Watts grootste uitvinding, de condensator, is ontstaan doordat de gierige Schot er niet overheen kwam, dat de machine van Newcomen zo krankzinnig veel stoom vermorste. Pas toen aan deze verspilling een eind gemaakt was, werd de stoommachine de uitvoerster van de grote revolutie, die zich in de moderne tijd heeft voltrokken.

Een levendig verteller

James Watt werd op 19 januari 1736 in Greenock geboren. Het land van sagen en zangen, van doedelzakspelers en dagdromers, het vaderland der romantische opstandelingen, der roversliederen, de eeuwige voedingsbodem van een mateloze mannelijke trots liet in dit kind al zijn eigenaardigheden groeien. Als James Watt niet zijn hele leven lang machines had moeten bouwen, zou hij zeker dichter ge­worden zijn. Walter Scott, de grote dichter, roemde het verteltalent van de uitvinder. Dit literaire talent demonstreerde zich al zeer vroeg en toen hij eens als veertienjarige bij een tante in Glasgow op bezoek was, beroofde hij de familie van de slaap, omdat hij iedere avond verhalen begon te vertellen. De jongen vertelde zo spannend en boeiend dat iedereen aan zijn lippen hing en niemand waagde het, naar bed te gaan, uit vrees het einde niet te horen. Tenslotte bracht de tante de jongen vroeger dan afgesproken was naar Greenock terug, omdat zij door de vele nachtwaken overspannen en ziek ge­worden was. Zijn plezier in het fantaseren van verhalen bleef Watt tot op hoge ouderdom bij.

In zijn club wachten zijn medeleden iedere avond erop, dat de grijsaard zijn zetel bij het vuur zou schuiven om een verhaal te ver­tellen. Hij sprak zo vlot en vlug, dat niemand ooit durfde denken, dat Watt zijn verhalen al vertellende bedacht. Toen hij eens begon te haperen en vaker dan anders in zijn snuifdoos greep, vroeg een van de clubleden: « Vandaag vertelt u zeker iets wat u zelf verzon­nen hebt? » — « Die vraag », antwoordde Watt, « verbaast mij. Sinds jaren breng ik nu mijn avonden al in uw midden door en heb nog nooit iets anders gedaan, dan u verhalen te vertellen, die ikzelf bedacht heb. »

Helaas heeft James Watt er nooit toe kunnen besluiten zijn ver­halen op te schrijven. Het enige literaire gedenkteken, dat hij heeft nagelaten, zijn zijn brieven. Zij staan vol beeldspraak en gelijkenis­sen en hun talrijke Latijnse citaten alsook uit andere talen bewijzen de rijke kennis van de man die alles wat hij wist zich zonder hulp had eigen gemaakt.
James Watt was de man met hoofdpijn. Die kwaal heeft hem zijn hele leven lang geplaagd en liet pas op latere leeftijd na. Zijn hoofd­pijn verhinderde hem toen hij klein was regelmatig de school te bezoeken en later heeft hij de grote werkstukken van zijn leven telkens weer dagenlang moeten onderbreken, omdat de hoofdpijn te erg was en zij hem het denken onmogelijk maakte.
Om de pijn te doen afnemen was hij al vroeg in zijn leven verplicht lange wandelingen te maken. Gedurende die tochten kreeg hij vaak de beste ideeën, en ook de grootste vondst van zijn leven, de uitvin­ding van de condensator schoot hem te binnen toen hij op de wande­ling was. De wandelaar met de hoofdpijn is een goed voorbeeld voor de bewering van Aristoteles, dat de mens alleen iets verstandigs invalt als hij gaat wandelen.

Een vermogen in de vingers

De lievelingsbezigheid van Watt was het hengelen. Aan de rui­sende beek gezeten, « koel tot aan het hart», gehuld in de dichte nevel van zijn vaderland en met alleen het gekrijs der vogels boven zich, heeft de uitvinder de gelukkigste uren van zijn leven gekend. Hij was een beschouwend mens, die graag rustig geleefd zou hebben. Zijn genie echter en de treurige omstandigheden waarin hij zich lange tijd bevond, dwongen hem telkens tot nieuwe ondernemingen en pas op hoge leeftijd vond hij wat behagelijkheid en vrije tijd.

De vader van de uitvinder was een rechtschapen en arme man. De inwoners van Greenock maakten hem vanwege zijn rechtschapen­heid burgemeester. Ook de grootvader, een zoon van een landbouwer uit het graafschap Aberdeen, was al burgemeester van Greenock geweest. De grootvader had zich in de tijd der revolutie onder Karel I naar Greenock begeven. Het ligt aan zee en die grootvader kon in die plaats gemakkelijker een bestaan vinden dan ergens anders. Hij was leraar in wis- en scheepvaartkunde. Zijn zoon, de vader dus van de uitvinder, heette eveneens James en was timmerman en scheepsbouwer. Zijn werkplaats lag in een bocht van de zeekust. Het bleek dat men in Greenock wel een man had kunnen gebruiken die de theorie van de scheepvaart kon onderrichten, maar geen
scheeps­timmerman. De vader moest de zaak dus al gauw over een andere boeg gooien. In zijn werkplaats werden scheepslieren gemaakt, meu­bels en doodkisten. Ook had hij een voorraad van katrollen, pompen en kanonaffuiten. Af en toe hield hij zich ook bezig met zakelijke speculaties, maar het geluk was hem niet goed gezind.

Zijn vijf kinderen verloor hij allemaal op zijn zoon James na. James was het vierde kind, het vijfde kwam om, gedurende een reis naar Amerika. James was zo zwak, dat men hem in het oude Sparta beslist niet in leven gelaten zou hebben. Op school gold hij voor dom en achterlijk. Hij wist eerst de welwillendheid van zijn leraren te ver­werven toen hij in de wiskundeklas kwam, waar hij uitstekend vol­deed. De ruwheid van zijn speelgenoten was oorzaak dat de jongen zich hoe langer hoe meer in zichzelf keerde. Door de vele onderbre­kingen van het schoolbezoek als gevolg van de hoofdpijnen hield zijn vader hem tenslotte thuis om te werken. Hij maakte een kleine draai­bank voor hem in zijn werkplaats. Aan deze draaibank en aan de bankschroef zat hij het liefst. De arbeiders van zijn vader hadden zo’n grote bewondering voor zijn handigheid dat zij gezegd moeten hebbe : « Die jongen heeft een vermogen in zijn vingers. »

De vroegrijpe ontwikkeling van de knaap viel ongetwijfeld toe te schrijven aan zijn zucht om van buiten te leren. Balladen en proza­stukken, die hem bevielen, las hij zo lang dat hij ze van buiten kende. Overdag ging hij met zijn vader om en ’s avonds met zijn moeder en de boeken.

De Schotse opstand tegen de Britse heerschappij vlamde nog in zijn kinderjaren op en de bewapende troepen der Hooglanders kwa­men ook naar Greenock. Al heel vroeg werd de jongen zich derhalve de traditie van zijn voorvaderen bewust. De overgrootvader was in een gevecht van de presbyteriaanse verbondenen tegen de koninklijke troepen om het leven gekomen en de grootvader gold voor de over­heid, vanwege zijn protestantisme als een « weerbarstige schoolmees­ter ».

Onder de vele boeken, die Watt in zijn kindertijd gelezen heeft, bevond zich ook het tweedelige werk van ’s Gravezande « Elementen der Natuurfilosofie ». Daarin stonden de toen bekende wetten der mechanica, van de lucht en de stoomdruk, alsook die van het licht en de elektriciteit, verlucht met talrijke plaatjes.

Om te beseffen welke indruk dit werk op de gevoelige jongen maakte, moet men zich kunnen voorstellen welk een plezier men in die tijd had in het experimenteren. De ontwikkelde volwassenen deden toen wat tegenwoordig de kinderen doen. Zij namen vlijtig elektrische proeven, zij gingen de samenstelling van het witte licht uit bonte kleuren na en hadden er plezier in als zij erin slaagden de proeven van Otto von Guericke te herhalen. Iedereen probeerde de nieuw uitgevonden barometer te krijgen en een verrekijker te bezitten. Zo bloeiden de exacte wetenschappen ook in de spelletjes die op vrije avondjes door de volwassenen gedaan werden en de zestienjarige James Watt verraste zijn vader en diens knechts ermee, dat hij hun op zekere dag een elektriseermachine demonstreerde, die hij volgens de beginselen van Otto von Guericke gebouwd had.

Watt had tot zijn veertiende jaar de handelsschool van Greenock bezocht en toen nog vier jaren in een gymnasium doorgebracht, waar hij Latijn en Grieks leerde en zijn wiskundige kennis verdiepte. In die tijd had de Schotse Lord Napier van Merchiston de logarithmen ingevoerd en daardoor de wiskunde uitgebreid. Watt moest beslis­sen, welk beroep hij zou kiezen. Hij zou graag dokter geworden zijn. Zijn hoofdpijnen hadden hem al vroeg met de geneesheren in aanra­king gebracht. De geneeskunst had toen juist nieuwe perspectieven gekregen. De microscoop was uitgevonden en de wereld van de kleine levende wezentjes ging open voor de ogen van de mens. In de jeugd van Watt valt ook nog de ontdekking van Trembley, dat de zoetwaterpoliep die een centimeter groot is zich in tien stukken laat snijden zonder haar leven te verliezen en dat ieder stukje een nieuwe poliep wordt. Daarmee was de wereld van de cellen ontdekt en de mensen schiepen nieuwe hoop voor hun strijd tegen de ziekten.

Tegen zijn eigen zoon heeft Watt later gezegd, dat hij zeker dokter geworden zou zijn, als hij er tegen had gekund het lijden van de zie­ken aan te zien. Zijn gevoeligheid en ongetwijfeld ook het geldgebrek van zijn vader hielden hem van de studie in de medicijnen af. Daar zijn vader wenste, dat de jongen iets zou doen, dat boven de be­kwaamheid van een scheepstimmerman uitging en dat tegelijkertijd in overeenstemming was met de gegeven omstandigheden, nam James Watt het besluit, het vak van mechanicus te leren. In Greenock was geen meester te vinden en dus verhuisde de jonge James op zijn achttiende jaar naar zijn verwanten in Glasgow. Behalve door de beroemde universiteit was deze stad toen alleen bekend door haar tabakshandelaren en haar domheid. Zij had slechts twee hoofdstraten die elkander kruisten, en het enige plezier der kooplieden in hun scharlakenrode rokken bestond hierin, dat zij ’s avonds hun gepoe­derde haren en de hanenveren van hun hoeden in deze straten lieten bewonderen en dan bij elkaar kwamen om een geweldig goed glas te drinken.
Toen er in de stad, waarvan de huizen nog met stro bedekt waren, eens een toneelgroep binnentrok, voelden de kooplieden zich zodanig in hun godsdienstige gevoelens gekwetst, dat zij het toneel bestorm­den en de spelers verjaagden.

Watt heeft later als mechanicus van de universiteit zeer lang in Glasgow gewoond, maar zijn eerste poging, er een meester te vinden en als leerling in Glasgow te wonen, mislukte. Wel kwam hij in de leer bij een man, die zich opticien noemde. Deze man handelde echter ook in violen en spinetten en was vooral knap in het maken van vis­hengels en netten. Voor iemand die graag hengelt is het erg belang­rijk te weten hoe het riet gespleten moet worden, maar daarvoor was Watt niet naar Glasgow gekomen.

De hoogleraar Dr. Dick voor wie de jonge Watt een aanbevelings­brief had, gaf hem de raad, naar Londen te verhuizen en dus reed de jongeling in gezelschap van een oude kapitein achttien dagen lang over land totdat hij in Londen was.

In Londen bemerkte hij spoedig, hoe moeilijk het voor hem zou zijn, een leermeester te vinden. De meesters in de mechanica ver­langden indertijd, dat een leerling zeven jaar in de opleiding zou zijn. Deze voorwaarde kon Watt niet vervullen. Dan had hij immers ook medicijnen kunnen gaan studeren. Daar hij aanvankelijk geen leermeester kon vinden, ging hij naar een klokkenmaker, een oom, gratis in dienst en hielp hem klokken te repareren. Intussen oefende hij zich in het graveren. Zijn vader had gedurende die tijd thuis wat geld kunnen overleggen en de jonge Watt ging een overeenkomst aan met een echte meester-werktuigkundige, Morgan geheten. De meester verplichtte zich, tegen een leergeld van twintig guinjes en eigendomsrecht op de gemaakte werkstukken, James Watt een jaar lang in de kunst van de instrumentenconstructie te onderrichten.

Liever reumatiek dan Indië

Morgan moet werkelijk een meester in zijn vak geweest zijn, want reeds na een maand was James Watt in staat, een uitstekende hoek­meter te maken. Op het einde van het jaar leverde James Watt zijn meester een sector van messing af. Dit gold voor een der moeilijkste dingen die men van een bekwaam instrumentmaker kon verlangen en dat Watt al na een jaar meester was, vindt niet alleen zijn oorzaak in zijn bijzondere bekwaamheid maar ook in het feit, dat hij de nachtelijke uren gebruikte en overigens nauwelijks van zijn plaats in de buurt van de winkeldeur wegging. In een van zijn brieven uit die tijd schreef hij, dat ’s nachts, als hij zijn bed opzocht, zijn handen erg beefden en dat hij last had van kou, hoesten en reumatiek. Hij zat echter liever op zijn tochtige plaats bij de deur van de winkel, dan dat hij naar buiten ging. Op de eerste plaats was daardoor zijn leven goedkoper — hij gaf toen nog slechts acht shilling in de week uit en op de tweede plaats was hij op straat niet veilig. In die tijd immers trokken er werftroepen door de straten en dwongen de jonge mannen ertoe matroos te worden. Het lot, aan de Oost-Indische Compagnie of aan een Amerikaanse planter verkocht te worden en op de katoenvelden te moeten werken, bedreigde toen iedereen, wiens papieren niet helemaal in orde waren. Wie zich voor de Lord-mayor niet kon legitimeren, werd overzee gezonden, en Watt kon zich niet legitimeren, omdat hij zich op een ongeoorloofde leerlings­plaats bevond.

Na zijn jaar leertijd ging Watt om van zijn kwellende hoest af te komen, voor een paar weken naar Schotland terug. Gedurende zijn wandelingen kwam hij op het idee, dat hij zich eigenlijk als mecha­nicus in Glasgow zou kunnen vestigen. De oude pianostemmer en hengelmaker zou hij daardoor niet veel last aandoen en voor zichzelf zou het voordelig zijn, wijl er immers in Glasgow geen behoorlijke instrumentmaker bestond.

Met een paar honderd gulden op zak, die zijn vader hem had gegeven, keerde hij in de herfst van 1756, nauwelijks twintig jaar oud, naar Glasgow terug en werd door de gildemeesters uitgelachen, toen hij hun verzocht, zich als werktuigkundige in hun midden te mogen vestigen. De gildemeesters motiveerden hun bezwaar tegen Watt door op te merken, dat hij geen zoon van een burger was en geen behoorlijke opleiding had genoten. Iedereen, die aan de brood­korf zit, probeert een ander er natuurlijk verre vandaan te houden.

Niet te slim willen schijnen

De professoren van de universiteit redden de jonge mechanicus ervoor met schande overladen weer te moeten vertrekken. Het ge­bied der Universiteit was een vrij gebied en door privilegies be­schermd tegen ieder ingrijpen van de overheid. De professoren ruim­den voor James Watt in de zomer van 1757 een kleine ruimte in in het gebouw van de universiteit, waar hij zijn werkplaats mocht in­richten. Later stonden zij hem ook toe dit vertrek door middel van een deur te verbinden met een ander en dit laatste vertrek kwam op straat, uit en had een winkelraam. In die werkplaats verbeterde Watt de instrumenten van de uni­versiteit en nam overigens alle opdrachten aan, die hij krijgen kon. Hij bouwde violen, klarinetten, draaiorgels en tenslotte zelfs orgels.

Zijn werkplaats werd tot een geliefkoosd trefpunt van de geleerde wereld van Glasgow. Daar troffen de professoren elkaar met hun beste studenten, rookten er hun pijp, wisselden nieuwtjes uit en pro­beerden de jonge werktuigkundige bij zijn werk te helpen of hem van zijn werk af te houden. Voor de veelzijdige Watt was deze om­gang heel prettig, en alhoewel hij toen nog niet zo geleerd was, won­nen de professoren in alle aangelegenheden der mechanica toch zijn raad in. De later zo beroemd geworden professor Robison, toen stu­dent in Glasgow, heeft ons een beschrijving nagelaten van zijn eerste ontmoeting met Watt, waarin hij erkent, hoezeer hem de kennis van de mechanicus verblufte.

« Ik was ijdel genoeg om te denken, dat ik het in de studie van de wiskunde en mechanica ver gebracht had, en was pijnlijk getrof­fen toen ik bemerkte, dat Watt veel meer wist dan ik. Maar zijn plezier in zulke dingen maakte dat een praatje daarover met iedereen een genot voor hem was. Met een aangeboren charme ving hij mijn nieuwsgierigheid op en moedigde hij mij aan tot nadere kennis­making met hem. »

Op een andere plaats zegt Robison : « Ik heb veel van de wereld gezien, maar ik moet bekennen, dat ik nooit een tweede ontmoet heb, wiens superioriteit iedereen erkende en voor wie zij zo’n genegenheid hadden. Want zijn superioriteit ging schuil onder de meest beminne­lijke oprechtheid en hij was bereid, altijd de verdiensten van anderen te erkennen. Hij had zelfs het liefst, als hij dingen, die in werkelijk­heid slechts uitwerkingen van zijn eigen aanwijzingen geweest zijn, kon toeschrijven aan de scherpzinnigheid van een vriend. »

In 1759 vroeg Robison de aandacht van James Watt voor de idee, een wagen door een stoommachine te doen besturen. Watt, die toen nog niet veel van stoom begreep, ging toch bereidwillig op de plan­nen van zijn vriend in en vervaardigde uit blik het model van een dergelijke wagen. Hij werkte echter niet en het zou Watt plezier gedaan hebben met zulke dingen niets meer te maken te hebben, omdat hij zich wegens zijn gebrek aan kennis niet zeker erbij voelde. Ten­slotte, omdat Robison telkens maar weer over de stoommachine sprak, ging Watt eens naar Dr. Black, professor in de scheikunde in Glasgow, die toen juist bezig was met studies over waterdamp. Watt liet zich door hem zoveel over de aard van de stoom vertellen, als Black zelf wist. Black heeft later en bijna tegelijkertijd met James Watt de latente, dat wil zeggen, de verborgen warmte in stoom ontdekt, maar toen was hij nog maar aan het begin van zijn arbeid en wat hij de mechanicus kon vertellen, was niet veel.

Men heeft al aan het voorbeeld van Heron gezien, dat iemand, die stoom-automaten bouwt, niet bepaald hoeft te weten, wat stoom is. Heron was van mening, dat de stoom lucht was, die door het vuur uit het water was verdreven. Tegen deze mening, die meer dan vijftien­honderd jaar lang opgeld gedaan heeft, stelde Denis Papin een nieuwe opvatting. Deze zei, stoom is een door het vuur veroorzaakte bijzonder elastische vorm van water. Die mening was juist en kwam met die van Heron alleen in dit opzicht overeen, dat vuur in staat is, de vaste natuur van iedere stof te veranderen. Boyle had er Papin op gewezen, dat het kookpunt van iedere vloeistof hoger is, naarmate de druk die er op rust sterker is.

Deze nieuwe inzichten had een zo eenvoudig man als Thomas Newcomen niet kunnen volgen. Hoe hij over de stoom dacht, blijkt wel uit het boek, dat de Zweedse ingenieur Marten Triewald over de stoommachines van Newcomen geschreven heeft. Newcomen en Triewald waren de oude mening van Heron toegedaan, dat niet het water de kracht heeft zich uit te zetten, maar alleen de lucht. Stoom was niets anders, zo leerden Newcomen en Triewald, dan uitgezette lucht, die door het vuur uit het water verdreven was.

Dr. Black was weer op de gedachten en waarnemingen van Boyle en Papin teruggekomen en formuleerde zeer nauwkeurige waarne­mingen. Hij sprak met nog groter duidelijkheid uit, wat Papin nog aarzelend gezegd had: stoom is een gas, damp en stoom zijn hetzelfde. Waterdamp is de door vuur veroorzaakte gasvorm van het water.

Black spoorde James Watt aan, dezelfde proeven te nemen als hij zelf gedaan had en beval hem aan daarvoor het model van de Newcomen-machine weer in elkaar te zetten, dat in de universiteit aan­wezig was.

Zo begonnen toen in Glasgow de onderzoekingen naar de natuur van de stoom, die weliswaar niet door Black en Watt ten einde gebracht zijn — pas in het midden van de negentiende eeuw vol­tooiden andere geleerden dit werk — maar die toch tot verrassende en revolutionaire resultaten leidden.

Stoom is onzichtbaar

Als wij tegenwoordig in een wetenschappelijk naslagwerk het hoofdstuk « stoom » doorlezen, wordt ons een rij van feiten meege­deeld. Deze feiten zijn zo talrijk, dat wij ze nauwelijks kunnen over­zien en onthouden. Als het ons bij het lezen van glasheldere resulta­ten al zo vergaat, hoe moet het toen dan de beide mannen te moede geweest zijn, die stap voor stap in het nieuwe gebied doordrongen en van wie de een bij zijn werk door de hevigste hoofdpijn geplaagd werd!

Men stelle zich zelf maar eens op de proef. Men vrage aan een mens van onze eeuw volkomen argeloos, wat eigenlijk stoom is. Als hij ons al antwoord geeft, zal hij zeggen, dat stoom dat witte wal­mende goedje is, dat uit een hete theeketel opkringelt. Als wij hem nu zeggen, neen, dat is geen stoom, maar alleen de waternevel, die zich door de koude van de lucht uit de eigenlijke, onzichtbare stoom vormt, zal hij grote ogen opzetten. Om het nog duidelijker te zeggen: als stoom uit een ventiel stroomt, dan is de stoom niet dat witte, maar dat onzichtbare kleine stuk tussen de witte nevel en de uitmon­ding van de ventiel. Dat men de stoom niet zien kan, wordt nog duidelijker als men naar het peilglas van een stoomketel kijkt. De ketel staat onder druk, hij voert voortdurend stoom naar de cilinder en als men de stoom zou kunnen zien, zou er toch boven het water in het peilglas een witte nevel moeten hangen. Maar men ziet daar niets, alleen maar een schijnbaar lege ruimte. Zo ziet men, dat men niets ziet en dat dit, wat men niet ziet, stoom is.

Stoom is een gas, waarvan het ontstaan niet onmiddellijk van de verhitting van een vloeistof afhangt. Iedere vloeistof verdampt voort­durend, alleen noemt men de verdamping zonder verhitting ver­vluchtiging. Wat wij de stoomvorming noemen, treedt in alle geval pas bij het kookpunt van de vloeistof op. Als een vloeistof verdampt, dan verdwijnt zij niet, dat wil zeggen, zij lost zich niet op in het niets, maar zij gaat over in haar gasvormige toestand.

Het model van de Newcomen-machine stelde erg teleur. Nadat Watt haar gerepareerd had, zag hij, dat de machine niet eens een behoorlijke slag kon maken, alhoewel de stoomketel in verhouding tot de werkelijke machine buitengewoon groot was. Watt probeerde van alles en kwam evenals Smeaton op de gedachte, dat het beter zou zijn, ijzeren cilinders te nemen inplaats van de bronzen, die deel van de machine uitmaakten, Maar veel beter werd de machine daar­door niet en Watt ging nu terug tot het werk van Denis Papin. Hij schafte zich een Papinse pot aan. Op de veiligheidsklep van die pot zette hij een kleine cilinder met een zuiger en begon een reeks proeven te nemen, die hem tot dezelfde overtuiging brachten als Papin, namelijk dat er stoom bestaat van hoge spanning, die veel sterker is dan de kracht van de atmosfeer. Uitgerust met deze erva­ring zou Watt een hogedrukstoommachine hebben kunnen bouwen. Hij overwoog dit plan ook, maar gaf het toen weer op, omdat hij van mening was, dat men nooit boven anderhalve atmosfeer druk zou mogen uitgaan. Een sterker druk zou ketel en ci­linder uit elkaar doen sprin­gen en hogedrukstoommachines zouden derhalve tot een voortdurende bedreiging van de mensheid worden. Toen veel later een mechanicus in Londen een hogedrukstoom­machine samenstelde en in zijn winkelraam liet lopen, noem­de Watt hem openlijk een misdadiger.

Trevithick sterft in ellende

Deze man intussen was de geniale Trevithick. Hij bouwde locomotieven en redde met zijn hogedrukstoommachine de Peruaanse zilvermijnen van overstroming. De hogedrukmachine werkt zonder condensator. Zij laat de zuiger niet door de atmosfeer, maar door de druk van de stoom bewegen. Als de stoom zijn werk gedaan heeft, ontsnapt hij in de lucht.

Toen Watt vernam, dat Trevithick een druk van vier atmosfeer toepaste, zei hij, dat hij er in zijn stoommachine wel acht wilde ge­bruiken, maar dat hij niemand zou aanraden die machine te bedienen. In zijn toorn tegen Trevithick ging Watt zo ver, dat hij het Lagerhuis tegen de machinebouwer ophitste. Hij zei, dat Trevithick verdiende opgehangen te worden. De hogedrukmachine heeft zich echter tegen de inzichten van James Watt in gehandhaafd. Dat kon zij echter pas, toen men met behulp van de stoommachine van Watt voldoende erts kon winnen en de ijzertechniek zo ver ontwikkeld was, dat men voldoende stevige cilinders kon gieten die tegen de hoge druk be­stand waren. Alle spoorweglocomotieven zijn hogedrukstoommachines. Zo heeft Trevithick toch gelijk gekregen, maar de vloek, die James Watt hem naar het hoofd slingerde, is op merkwaardige wijze in vervulling gegaan. Wel werd de machinebouwer niet opgehangen, maar hij stierf in ellende. Peruaanse bezitters van zilvermijnen zagen zijn machine in Londen. Zij haalden Trevithick naar Peru. Trevit­hick werd door de Peruanen met zilver overladen, maar hij raakte verstrikt in de warboel van de Peruaanse revolutie, verloor al zijn rijkdommen en kwam na een avontuurlijke vlucht over het Andesgebergte bij de Oceaan. Zijn enige rijkdom bestond uit een zilveren spoor aan zijn laars. Hij stierf in Londen zo arm, dat zijn vrienden een inzameling voor hem moesten houden, wilde hij niet als een hond-begraven worden.

De zachtmoedige Watt was zo heftig tegen Trevithick geweest, omdat hij niet wilde, dat men een zo gevaarlijk ding als stoom van hoge spanning zou gebruiken, zonder de natuur daarvan doorgrond te hebben. Hij ging daarom bij zijn eigen onderzoekingen weer een stap terug. Papin had de drukverhoudingen in zijn kookpot nooit precies kunnen bepalen. Watt stelde zich dit tot taak en zijn methode was zeer vindingrijk.

Hij deed in een glazen kolf een beetje water en kitte in de mond van de kolf een glasbuisje vast, dat bijna tot op de bodem van de kolf reikte. Uit de op die manier gesloten kolf konden lucht en stoom dus alleen door de buis ontwijken. Hij verhitte de kolf in een oven zo lang, dat al het water verdampt was en ook de lucht door de warmte en meegesleurd door de waterdamp de kolf verlaten had. De kolf scheen nu volkomen leeg te zijn, maar Watt wist, dat stoom eigenlijk een onzichtbaar gas is. Hij sloot de buis dus af, toen de laatste drup­pel water verdampt was, en hield de glazen kolf toen in een koude luchtstroom. Dat hoeven wij ons niet voor te stellen als een
ingewik­keld proces. Hij hield de kolf eenvoudig buiten het vensterraam. Daarbij nam hij waar, dat het onzichtbare gas door de koude weer in nevel en in water veranderde.

Toen woog hij de kolf, woog het uit de stoom door koude weer gecondenseerde water en vergeleek die cijfers met het gewicht van de met water gevulde kolf van vóór het experiment. Op die manier berekende hij, « dat een bepaalde hoeveelheid water bij verandering in stoom zich tot het achttienhonderdvoudige van zijn inhoud kan uitzetten. »

Bij zijn proeven met het Newcomenmodel was het Watt opge­vallen, dat het ingespoten water voor de condensatie zeer snel heet werd, ook als de zuiger van de machine stilstond, dus als er geen druk op het water werd uitgeoefend, maar er alleen hete stoom in de cilinder stroomde.

Ook dit feit was voor Watt vervolgens een voorwerp van diep­gaand onderzoek. Daarbij ontdekte hij de latente warmte van de stoom.

Het wonder van de verborgen hitte

Voor zijn onderzoekingen plaatste Watt twee waterketels naast elkaar. De ene bleef koud, de andere verhitte hij. Toen verbond hij beide ketels door middel van een gebogen glasbuis. De stoom uit de verhitte ketel werd op die manier in het koude water geleid. Dit zette Watt zo lang voort, totdat de stoom uit de kokende ketel het water in de koude ketel eveneens aan het koken gebracht had. Toen woog hij beide hoeveelheden water en stelde vast, dat het water dat eerst koud geweest was en waar de stoom in gevoerd was, met een zesde van zijn eigen gewicht was toegenomen. Dit leverde de stelling op: water, in stoom veranderd, is in staat het zesvoudige van zijn eigen gewicht aan gewoon water op kookhitte te brengen.

Achter die stelling lag evenwel nog een ander geheim verborgen. Het lag opgesloten in de vraag: Hoe kan kokend water alleen door de stoom te laten overbrengen het zesvoudige van zijn eigen gewicht aan het koken brengen, zonder zelf het kookpunt te overschrijden ?

Een enkel woord ter verduidelijking: we vullen een ketel met water, zetten er een thermometer in en leggen er een vuur onder aan. Het kwikzilver in de thermometer zal gaan stijgen tot aan het kookpunt en dan blijven stilstaan, ook als het kokende water al in stoom overgaat. Deze stoom is in staat zesmaal zoveel water aan het koken te brengen. Zijn temperatuur moet dus ver boven het kook­punt zijn. Nemen wij echter de thermometer uit het koken­de water en houden wij hem in de stoom, dan blijft het kwik ook dan voortdurend op dezelfde hoogte. Bij het verdampen neemt het water derhalve grotere hoeveel­heden warmte op en behoudt toch dezelfde temperatuur. Die warmte is latent, dat wil zeggen verborgen.

Daar Watt zich het wonder van de verborgen warmte niet kon verklaren, ging hij weer eens naar het laboratorium van zijn vriend Dr. Black. Hij vertelde Black van zijn waarnemingen. De professor hoorde hem glimlachend aan, stond toen op, haalde een boek uit zijn kast en legde het voor Watt op tafel. Het was een voordrachtenboek van Black en bevatte een voordracht over latente warmte. De pro­fessor was bij zijn werk tot precies dezelfde resultaten gekomen als Watt. Black had evenwel in de andere richting gewerkt. Hij had proeven genomen met ijs en bevonden, dat een zekere gewichtshoeveelheid ijs van nul graden Celsius in dezelfde gewichtshoeveelheid water van 80 graden Celsius smelt en dat dan de temperatuur van de beide hoeveelheden vloeibaar water nul graden is. Deze proef vulde hij aan met nog een andere. Een gewichtshoeveelheid water van nul graden met dezelfde hoeveelheid water van 80 graad levert gemengd een gemeenschappelijke temperatuur op van 40 graden. Daar mocht hij uit afleiden dat de uit het ijs voortgekomen hoeveelheid water 80 warmte-eenheden in zich had opgenomen, zonder dat die verborgen warmte zich direct – dus met een thermometer – liet meten.

Watt keerde weer naar zijn werkplaats terug en experimenteerde verder. Hij had nu al enkele feiten over de natuur van de stoom doorgrond, die tot dan toe onbekend geweest waren. Deze kennis alleen echter deed de Newcomen-machine geen haartje sneller lopen. Watt kende de uitzettingskracht van de stoom. Hij kende de verborgen warmte en kon toch niet bewerkstelligen, dat deze eigenschappen in de Newcomen-machine nuttig effect opleverden. De stoom verspilde zijn kracht bij de verwarming van de cilinder. Was de cilinder goed verwarmd, dan werd hij door het condenswater weer afgekoeld. Aan dit eeuwige wisselspelletje gingen krankzinnige hoeveelheden stoom verloren.

Over de Newcomen-machine ging toen in Engeland een mare rond, die de op spaarzaamheid bedachte Watt uit het hart gegrepen was. Zij luidde: « Om een mijn met een vuurmachine droog te houden, heeft men een ertsmijn nodig om de machine te maken en een kolen­mijn om ze te verhitten ».

Watt tobde maar rond in zijn werkplaats, zonder dat hij ook maar iets opschoot. Om de boeken, die er over de stoom bestonden, te kunnen lezen, had hij drie talen geleerd: Italiaans, Frans en Duits. Om de proeven met de stoom te kunnen nemen, had hij zijn nachten opgeofferd en alle geld uitgegeven dat hij bezat. Zes jaren waren er met zijn studies verlopen, en zijn vrienden waren van mening, dat de mechanicus zich in een hopeloze situatie had vastgebeten. Watt kon zich evenwel niet meer uit zijn gedachten losmaken. Hij was melancholisch geworden en zei eens: « Ik kan niets anders meer den­ken dan de machine. »

Slechts één mens kon Watt uit zijn melancholie tijdelijk bevrijden. Dat was zijn nicht, die hij in 1764 gehuwd had, wier vrolijk tempe­rament hem betoverde en die hij de mooiste brieven schreef. Deze vrouw stond hem dapper ter zijde en uiterlijk gezien ging het Watt niet slecht. Hij had zich, om al zijn krachten aan de machine te kun­nen wijden, een man gehuurd, die de boeken voor hem bijhield en door wiens handigheid de werkplaats tot bloei gekomen was. Watt bood deze flinke Craig deelgenootschap aan en hij heeft zich die grootmoedigheid nooit berouwd. In 1765 werkte de inrichting met zestien gezellen.

Een vruchtbare wandeling

In dat gedenkwaardige jaar kreeg de uitvinder gedurende een wandeling de verlossende gedachte. Daarover bericht hij zelf :

« Op een zondagmiddag had ik buiten Glasgow een wandeling gemaakt. Toen ik mij halverwege tussen het Hirtshuis en de Arnsbron bevond en mijn gedachten natuurlijk toefden bij de proeven waar ik juist mee bezig was om warmte in de cilinder te sparen, kwam net op dat gedeelte van de weg de gedachte bij mij op, dat daar stoom een elastische damp is, hij zich moet uitzetten en in een van te voren luchtledig gemaakte ruimte storten; ik overlegde, dat ik alleen een met verdunde lucht gevulde ruimte in een
afzon­derlijk vat hoefde te maken en van dit vat uit een verbinding te maken met de cilinder. Dan zal de stoom uit de cilinder in de lucht­ledig gemaakte ruimte trekken en de machine kan werken. »

Uit deze grondgedachte ontwikkelden zich voor Watt in verloop van twee dagen al de revolutionaire verbeteringen die hij aan de stoommachine heeft aangebracht.

Hij beredeneerde, dat de stoom alleen spaarzaam te gebruiken was, men de cilinder niet voortdurend dwong af te koelen en dan weer heet te worden, maar als men hem voortdurend warm hield, zodat hij geen stoom kon doen condenseren. Dat was op eenvoudige manier te bereiken door de beschermende cilindermantel, die bij Newcomen altijd met koud water gevuld was, met stoom te vullen. Maar zover durfde Watt pas later te denken. Voorlopig ging hij er toe over, het koude water uit de stoomcilinder te verbannen. Hij overwoog, dat men van de cilinder een buis naar een ruimte zou lijden. Die ruimte moest men vervolgens in verbinding stellen met een luchtpomp. Als men nu met de luchtpomp in die ruimte een luchtledig verwekte, zou de stoom uit de cilinder in die ruimte storten en in de cilinder een vacuüm achterlaten. De buitenlucht drukte de zuiger dan weer in de cilinder omlaag. Van de bodem van de cilinder kon de zuiger dan weer meteen naar boven gaan, omdat nu immers de cilinderwand niet meer opnieuw verwarmd hoefde te worden. Zo zou de ene slag op de andere kunnen volgen. De machine zou heel goedkoop werken en daarbij de prestaties van de machine van Newcomen veelvoudig overtreffen. Niet zestien slagen in de minuut was het ideaal, maar zestig.

Zo volgde de ene gedachte de andere op en toen Watt zich er toe zette een kleine proefmachine te bouwen, had het nieuwe zich al zo ver in zijn hoofd ontwikkeld, dat hij de machine op de volgende manier maakte :

Van de stoomketel D uit ging een buis omhoog. Zij leidde naar de cilinder. De cilinder Z was echter niet meer boven, maar naast de stoomketel aangebracht. De verbindingsbuizen tussen stoomketel en cilinder werden vertakt en kwamen boven en beneden in de cilinder uit. De zuigerstang St kwam bij de proefmachine niet boven uit de cilinder doch beneden. Twee stoomleidingen kwamen dus in de cilinder uit, een derde leidde naar buiten en verbond de cilinder met het vat K, waarin het luchtledig tot stand gebracht moest wor­den. Dit vat was met een pomp P verbonden. De pomp en het lucht­ledig werden in een kuip geplaatst, waar zich koud water in bevond. Dit moest het luchtledige vat zo laag gekoeld houden, dat de stoom, die uit de cilinder in het vacuüm terechtkwam, onmiddellijk neerge­slagen werd en er ruimte ontstond voor nieuwe stoom. Het gecondenseerde water werd door de pomp, die het luchtledig maakte, naar buiten gepompt.

De proefmachine had vier ventielen. In elke tak van de stoomlei­dingen zat er een, de derde scheidde de cilinder van het vacuüm en de vierde ventiel bevond zich aan de zuigerstang. Watt had deze stang namelijk in de lengte doorboord. Die doorboring diende om het water uit de cilinder te la­ten, dat zich toch nog uit stoom mocht hebben gecon­denseerd. Aan de zuiger­stang hing Watt een ge­wicht van achttien pond.

Eerste seconden van een nieuwe tijd

De proefmachine bouw­de Watt in enkele dagen tijds van blik en messing. Zij bestaat thans nog en staat in het Wetenschap­pelijk Museum in Londen.

Voor wie thans in de geschiedenis terugblikken, is het moeilijk de
koorts­achtige haast opnieuw mee te beleven waarmee James Watt werkte en de nerveuze spanning mee te voelen, die hem vervulde, toen hij de machine voor de eerste maal ging verhitten. Toen er stoom in de ketel verwekt was, sloot de mechanicus allereerst de kraan, die de luchtpomp en het vacuüm van de werkcilinder scheidde en opende de stoomkraan, die de bovenste buis van de vork gesloten hield. Hij zelf heeft uit zijn geheugen deze eerste seconden beschreven. Daar hij zijn mededeling daarover neerschreef toen hij al heel oud was, is er natuurlijk weinig meer in te bespeuren van de opwinding die zich toen van hem mees­ter had gemaakt.