Part 6

Als Arago, ein französischer Physiker, der das Leben Watts im Rahmen eines Akademievortrages behandelte, diese von Watt noch vor seiner Haupterfindung angestellten Untersuchungen aufzählte, kam er zu dem Schlusse, das sei Stoff genug gewesen, das Leben eines fleißigen Naturforschers auszufüllen, und damit dürfte er nicht so unrecht haben. Aber wie einfach waren die Mittel, mit denen Watt seine Untersuchungen machte! Nicht einmal ein Laboratorium stand ihm zur Verfügung, und doch gelangte er zu Ergebnissen, die ein halbes Jahrhundert später mit weitaus besseren Mitteln nicht wesentlich genauer erzielt wurden. Er untersuchte das Verhältnis, in dem bei wachsenden Temperaturen die Spannungen des Wasserdampfes zunehmen. Die Werte der Temperaturen trug er als Abszissen, der Spannungen als Ordinaten in ein Koordinatensystem ein und fand, daß die Temperaturen im arithmetischen, die Spannungen im geometrischen Verhältnis zunehmen. In dem Werke Desaguliers stieß er bei der Berechnung, welches Quantum Dampf einer bestimmten Menge Wassers bei Atmosphärendruck entspricht, auf einen groben Rechenfehler. Das ermutigte ihn, diese Frage noch einmal zu untersuchen. In einen Glaskolben füllte er eine geringe Menge Wassers und befestigte in der Mündung eine beiderseits offene, unten bis auf das Wasser reichende Glasröhre, so daß Luft aus diesem Gefäße nur durch die Röhre entweichen konnte. Das Gefäß wurde dann in einem Ofen so erhitzt, daß das Wasser darin verdampfte. Der aufsteigende Dampf riß an Luft alles, was nicht schon infolge der Wärme entwichen war, mit sich zur Röhre hinaus. Als der letzte Wassertropfen verdampft war, wurde die Glasröhre geschlossen, das Gefäß aus dem Ofen genommen, und ein kalter Luftstrom gegen eine Stelle des Gefäßes gerichtet, damit sich der darin befindliche Dampf verdichte. Abwiegen des Gefäßes mit und ohne den jetzigen Inhalt, weiter des gänzlich ausgetrockneten und danach des mit Wasser ganz gefüllten Gefäßes ergab die Werte, aus denen Watt berechnete, daß ein bestimmtes Wasserquantum bei Verwandlung in Dampf von der Temperatur des siedenden Wassers sich auf das Achtzehnhundertfache seines Rauminhalts ausdehnt. Es war Watt aufgefallen, daß eine verhältnismäßig sehr große Menge Einspritzwassers durch die Dampffüllung des Zylinders, die aus einer sehr viel geringeren Menge Wassers herrührte, so stark erwärmt wurde. Um die Sache genauer zu untersuchen, stellte er Wasser in einem gegen Wärmeverluste geschützten Behälter neben einen Teekessel, in dem Wasser verdampft wurde. Der ausströmende Dampf wurde so lange durch eine erst wagrecht, dann senkrecht verlaufende Glasröhre in den Wasserbehälter geleitet, bis das Wasser darin fast kochte, d. h. aufhörte, noch länger Dampf zu verdichten. Beim Wiegen fand sich, daß das erwärmte Wasser, das den ausströmenden Dampf aufgenommen hatte, sich um ⅙ seines Gewichtes vermehrt hatte. Watt folgerte, daß Wasser, in Dampf verwandelt, sechsmal sein eignes Gewicht Brunnenwassers zur Siedehitze bringe. Damit war Watt für seine Person selbständig zur Entdeckung der latenten Wärme gelangt, und er wurde nicht wenig überrascht, daß der ihm befreundete ~Dr.~ Black, ein Mediziner an der Glasgower Universität, dem er seine Resultate mitteilte, schon früher zur Entdeckung dieser Tatsachen gelangt war. Black hatte gefunden, daß eine bestimmte Gewichtsmenge Eis von 0° ~C~ in einer gleichen Gewichtsmenge Wassers von 80° ~C~ schmilzt und daß die Temperatur der beiden Gewichtsmengen flüssigen Wassers 0 ist, während eine Gewichtsmenge Wassers von 0° ~C~, mit gleicher Gewichtsmenge Wassers von 80° ~C~ gemischt, eine gemeinsame Temperatur von 40° ~C~ ergibt. Er schloß daraus, es müßte die aus dem Eise hervorgegangene Wassermenge 80° ~C~ Wärme in sich aufgenommen haben, ohne daß diese verborgene (latente) Wärme für unsere Instrumente unmittelbar meßbar wäre. Wenn Watt nun feststellte, daß verdampftes Wasser das Sechsfache seines eignen Gewichtes an Brunnenwasser auf Siedehitze bringen könne, so war diese Temperaturerhöhung auch nur möglich dank der im Dampf latenten, mit dem Thermometer nicht meßbaren Wärme.

An Wasserstandsgläsern, die Watt statt der Probierhähne bei den Dampfkesseln einführte, konnte er jederzeit ablesen, wieviel Wasser verdampft war. Er konnte also auch feststellen, wievielmal eine bestimmte Menge Wassers den Zylinder mit Dampf füllte. Den Schluß, den er nun aus allen diesen mehrfach abgeänderten Versuchen und Feststellungen zog, hätte er vielleicht auch ohne sie gewinnen können. Es ist nicht abzusehen, warum der Gedanke, die Dampfkondensation in einen besonderen Raum abseits vom Zylinder zu verlegen, nicht hätte auftauchen können, nachdem man sich einmal klar geworden war, daß die abwechselnde Erhitzung und Abkühlung des Zylinders überflüssigerweise viel Brennstoff vertat. Dergleichen läßt sich aber nur hinterher leicht sagen. Gerade die zahlenmäßigen Feststellungen gaben Watt erst recht deutliche Vorstellungen, erhöhten sein Erstaunen und schärften sein Nachdenken, wie der Brennstoffverschwendung abzuhelfen sei.

Helmholtz schilderte einmal in einer Tischrede, wie ihm am besten und ehesten erlösende Gedanken kämen, wenn er wochenlang der gleichen Sache nachging und sie auf Spaziergängen in sonniger, bergiger Landschaft mit sich herumtrüge. Nietzsche schuf unter ähnlichen Umständen seinen Zarathustra. Watt hat sich auf eine Anfrage Harts über das erstmalige Aufblitzen der erlösenden Idee, nämlich des getrennten Dampfverdichtungsraumes, folgendermaßen geäußert: »Eines Sonntagnachmittags hatte ich im Glasgower Grün einen Spaziergang unternommen: als ich halbwegs zwischen Hirts Haus und Arns Brunnen war und meine Gedanken sich natürlicherweise mit jenen Experimenten beschäftigten, die ich gerade anstellte, um Wärme im Zylinder zu sparen, so kam mir eben auf jener Wegstrecke der Gedanke in den Sinn, daß, weil Dampf ein elastischer Dunst (~Vapour~) war, er sich ausdehnen und in einen vorher luftleer gemachten Raum stürzen würde; und daß, wenn ich einen luftverdünnten Raum in einem getrennten Gefäß herstellen würde, dazu auch eine Verbindung zwischen dem Dampf im Zylinder und dem luftleer gemachten Gefäß, jene Folge eintreten müßte.« Es war im Anfang des Jahres 1765, daß Watt diese nachträglich so selbstverständlich erscheinende Idee faßte. Mit ihr zugleich ergaben sich binnen zwei Tagen alle übrigen Erfindungen zur Verbesserung der Dampfmaschine gewissermaßen nur als Ergänzungen und von selbst. Die Entfernung des Einspritz- und Kondensationswassers sowie der mit dem Wasser eingedrungenen Luft mußte durch Pumpen erfolgen. Die Dichtung des Kolbens in der Newcomenmaschine durch eine auf der oberen Kolbenfläche ruhende, immer neu ergänzte Wasserschicht vertrug sich nicht mit dem neuen Prinzip, den Zylinder andauernd so heiß als möglich zu erhalten. Das Wasser über dem Kolben wäre verdampft oder hätte den Zylinder gekühlt. Andre Dichtungsmittel, Wachs, Talg, Fett, Dung, mußten somit erprobt werden. Auch die Luft über dem Kolben konnte in dem oben offenen Newcomenschen Zylinder dessen Temperatur erniedrigen. Also war der Zylinder oben zu schließen. Die Kolbenstange mußte durch ein Loch des Deckels, durch eine Stopfbüchse, durchgehen. Dann ließ sich aber auch der Dampf _über_ den Kolben leiten und dazu verwenden, den Druck der atmosphärischen Luft zu ersetzen und den Kolben herabzudrücken. Um nun auch von außerhalb des Zylinders die Kühlung durch umgebende Luft zu verhindern, mußte der Zylinder von einem Mantel umgeben werden, der Wärme nach außen nicht abgab und weit genug vom Zylinder abstand, damit zwischen Mantel und Zylinderwandung Dampf eintreten konnte, der die Temperatur innerhalb des Zylinders gleichmäßig erhielt. Alle diese Verbesserungen ergaben sich, wie Watt selbst schreibt, in einem oder zwei Tagen ungezwungen aus der einzigen, so fruchtbaren Idee vom getrennten Kondensator. Und nun machte sich Watt an die experimentelle Prüfung, um auch hier wieder zu zeigen, mit wie geringen Mitteln das Genie Großes leistet.

Watts erste Maschine im Modell.

Viel Zeit und mehr Geld, als sich mit einem schuldenfreien Dasein vertrug, hatte Watt an seine theoretischen und experimentellen Untersuchungen gewandt, um die Größenbeziehungen zwischen Wasser, Dampf, Zylinderfüllung und verdampftem Wasser herauszubekommen. Lange war er im dunkeln weitergetappt, gefoppt von manchem Irrlicht, bis ihm in wenig Stunden eine ganze Reihe neuer Ideen oder eine Hauptidee, die aber eine Reihe andrer in ihrem Schoße barg, aufblitzte. Sofort machte er sich an die Herstellung eines Maschinenmodells. Dieser denkwürdige Apparat (Abb. 13) ist noch erhalten. Er befindet sich in London im Kensingtonmuseum. »Ich nahm eine große Messingspritze, eindreiviertel Zoll Durchmesser und zehn Zoll lang, machte aus Zinnblech einen Deckel und Boden daran, dazu eine Röhre, die (zu der als Zylinder dienenden Spritze) vom Kessel her den Dampf nach beiden Enden des Zylinders führen sollte; eine zweite Röhre hatte den Dampf von dem oberen Ende des Zylinders nach dem Kondensator zu leiten -- denn um Apparat zu sparen, kehrte ich den Zylinder um (so daß die Kolbenstange nach unten hing und das Vakuum oberhalb des Kolbens erzeugt wurde); ich bohrte der Länge nach durch die Kolbenstange ein Loch und befestigte am unteren Ende ein Ventil, das Wasser herauszulassen, das bei der ersten Zylinderfüllung durch den verdichteten Dampf entstehen würde. Der Kondensator, den ich benutzte, bestand aus zwei Röhren dünnen Zinnblechs, zehn oder zwölf Zoll lang und etwa ein sechstel Zoll Durchmesser. Diese Röhren standen senkrecht und waren oben in Verbindung mit einer kurzen wagrechten Röhre großen Durchmessers. Letztere hatte auf der Oberseite eine Öffnung, die durch ein nach außen gehendes Ventil geschlossen wurde. Diese Röhren wurden unten verbunden mit einer andern senkrechten Röhre, die als Luft- und Wasserpumpe diente. Beide Kondensatorröhren und die Luftpumpe wurden in eine kleine, mit kaltem Wasser gefüllte Büchse gestellt. Diese Konstruktion des Kondensators wurde gewählt, weil ich wußte, daß Wärme sehr rasch dünne Metallplatten durchdrang, und bedachte, daß, wenn keine Einspritzung in ein luftleer gemachtes Gefäß erfolgte, nur das Wasser, aus dem der Dampf bestanden hatte, und die Luft, die mit dem Dampf oder durch undichte Stellen eintrat, herauszuschaffen wären. Die Dampfröhre wurde an einen kleinen Kessel befestigt.

Der erzeugte Dampf wurde in den Zylinder gelassen und trat bald durch die Höhlung der Kolbenstange und am Ventil des Kondensators aus. Als angenommen werden konnte, daß die Luft hinausgetrieben war, wurde der Dampfhahn (der den Kessel mit dem Zylinder verband) geschlossen, und die Luftpumpenkolbenstange in die Höhe gezogen; sie ließ dadurch die kleinen Röhren des Kondensators im Zustand eines luftverdünnten Raumes, der Dampf schoß da hinein und wurde (weil die Kondensatorenröhren von kaltem Wasser umspült waren) verdichtet. Unmittelbar darauf ging der Kolben des Zylinders in die Höhe und hob damit ein Gewicht von achtzehn Pfund, das ans untere Ende der Kolbenstange gehängt war. Der Auspumphahn (der den Zylinder mit den Kondensatorröhren in Verbindung setzte) wurde geschlossen, der Dampf von neuem in den Zylinder gelassen, und der Vorgang wiederholt; die Menge verbrauchten Dampfes und gehobenen Gewichtes wurde beobachtet, und, abgesehen von der Nichtanwendung eines Dampfmantels und äußerer Umkleidung, war die Erfindung vollständig, soweit die Ersparung von Dampf und Brennstoff in Betracht kam. Ein großes Modell mit einem äußeren Zylinder und einem hölzernen Behälter darum wurde gleich darnach hergestellt; die damit gemachten Versuche bestätigten die Erwartungen, die ich hegte, und erhoben den Vorteil der Erfindung über jeden Zweifel. Später wurde es dienlich gefunden, den Röhrenkondensator durch ein leeres Gefäß zu ersetzen, gewöhnlich von zylindrischer Form, in das eine Einspritzung spielte, und weil nunmehr Wasser und Luft herauszuziehen war, mußte die Luftpumpe vergrößert werden. Diese Änderung wurde vorgenommen, weil zur Verdichtung des Dampfes einer großen Maschine eine genügend ausgedehnte Oberfläche beschafft werden muß, der Röhrenkondensator aber alsdann einen zu großen Raum beansprucht hätte, und weil das schlechte Wasser, womit die Maschinen häufig gespeist werden, die Zinnplatten überkrustete und sie verhindert haben würde, die Wärme rasch genug nach außen abzugeben. Die Zylinder wurden mit ihren Mündungen nach oben gestellt und mit einem Arbeitsbalken, dem Balancier, und andern Vorrichtungen versehen, die in den alten Maschinen üblich waren, denn die Umkehrung des Zylinders oder richtiger nur der Kolbenstange im Modell war ja nur ein Mittel gewesen, leichter die neue Erfindung zu versuchen, bei großen Maschinen unterlag sie manchen Bedenken.«

Mit diesen Worten, zu denen wir nur in Klammern einige Verdeutlichungen zufügten, beschreibt Watt selber sein erstes Versuchsmodell. Seinem Freunde Robison teilte er übrigens die gefundene Lösung zunächst nur andeutungsweise mit, denn er hatte es übelgenommen, daß Robison in einer andern Angelegenheit Anvertrautes nicht vorsichtig genug bewahrt hatte. Robison schrieb später ein Werk über »~Mechanical philosophy~«, wir würden sagen über die »Prinzipien der Mechanik«, worin er auch natürlich der Erfindung, der er so nahe stand, eingehend gedenkt. Watt hat Zusätze und Berichtigungen dazu geschrieben, da Robison vor ihm aus dem Leben schied. Robison stellt es so dar, als habe Professor Black die Untersuchungen über die Wärmeverhältnisse der Newcomenmaschine bei Watt angeregt und sei dadurch Miturheber der Erfindung geworden. Aber Watt stellt mit klaren entschiedenen Worten die Mitvaterschaft Blacks in Abrede. Auch beruft er sich auf Black selbst, der in einer schriftlichen Niederlegung ausdrücklich Watts alleiniges Verdienst um die Erfindung des Kondensators hervorhebt.

~Many a clip 'twixt cup and lip.~[1]

Hätte Watt geahnt, was die Erfindung ihn noch für Aufregungen, Entbehrungen und bittere Erfahrungen kosten würde, hätte er vorausgesehen, daß nacheinander zwei der tatkräftigsten Unternehmer und selber als geniale Männer anerkannte Industrielle hart an den Rand des Untergangs gelangen würden, ehe seine von ihnen übernommenen Patente wenigstens dem Erfinder selbst ein sorgenfreies Dasein zu bereiten begannen, -- hätte ihm jemand den Ärger vorausgesagt, den er im Laufe mehrjähriger Prozesse über Patentverletzungen, Advokatenleistungen und Richterstumpfsinn durchkosten mußte, dann würde er vielleicht seine Erfindung von vornherein verflucht haben. Denn Äußerungen wie »~I curse my inventions~« (ich verwünsche meine Erfindungen) oder »~of all things in life there is nothing more foolish than inventing~« (von allen Dingen im Leben ist nichts törichter als das Erfinden), -- solche Aussprüche finden sich viele Jahre lang in Watts Briefwechsel. Er war genau im Denken und Forschen, aber auch wohl genau in Geldsachen. Wir haben noch einen Brief seines Sohnes, worin dieser sich in einer Geldverlegenheit nicht an seinen Vater, sondern an dessen Geschäftsteilhaber Boulton wendet, -- bezeichnend genug! Aus dieser Genauigkeit in Geldsachen verstehen wir auch seine Äußerung, »er könne den Gedanken nicht ertragen, daß andre Leute durch seine Pläne Geld verlieren würden«. Und gerade diesem peinlich denkenden Manne sollte es beschieden sein, in Schulden zu geraten, einen seiner Förderer Bankrott machen zu sehen und seinen Geschäftsteilhaber Boulton in eine sehr bedenkliche Lage zu bringen. Zwanzig Jahre schwerster Mühen dauerte es noch, bis Watt mit einiger Ruhe in die Zukunft sehen konnte! Gründlich mußte er die Wahrheit des Sprichwortes erproben: »~There is many a clip -- 'twixt cup and lip~« -- eine Lebensweisheit, die Watt auch launig anders wiedergab: »~In mechanics many things fall out between the cup and the mouth~«, »In der Mechanik geht viel zugrund zwischen Bechersrand und Mund«. So gab es schon bei den Versuchsmaschinen, die Watt zunächst immer noch in kleinerem Maßstabe ausführte, mancherlei Schwierigkeiten und unvorhergesehene Zwischenfälle. Mit einer gewissen Heimlichkeit mußten die Versuche schon gemacht werden, sollte das Wesen der neuen Erfindung nicht rasch Gemeingut der Erfindungsdiebe werden. So mietete Watt einen geräumigen Keller, und dort baute er mit Hilfe eines Klempnermeisters die erste Versuchsmaschine. Der Feinmechaniker mußte sich jetzt zum Maschinenbauer ausbilden. Die neuartigen Teile, die er Schmieden und Klempnern in Arbeit gab, wurden oft genug verkehrt angefertigt. Besondere Mühe machte die Herstellung passender Zylinder. Überall fehlte es an geschulten Arbeitern und einer zuverlässigen Zylinderbohrtechnik. Natürlich konnte sich Watt nicht mehr so eingehend um sein Geschäft kümmern, das ja ohnehin seine Arbeitskraft in die verschiedensten Richtungen zersplittert hatte. Als sein Partner Craig starb, gab deshalb Watt das Geschäft ganz auf. Die neue Maschine ließ seine Gedanken nicht mehr los. Aber die Versuche kosteten immer mehr Geld. Watt hatte Familie, und wenn ihn auch seine brave, tapfere Frau stets ermutigte und ihm Trost zusprach, so drückten doch die Schulden. ... Und dann kamen wieder einmal die bösen Kopfschmerzen dazwischen, das alte Übel, unter dessen Pein der Erfinder die Zukunft nur in den schwärzesten Farben sah. Aber Watts hochmögende Freunde, besonders der Professor Black, waren ihm immer noch zugetan. Black, der von sich selbst später gestand, das Geldsparen und Kapitalistwerden mache ihm Freude, half öfters mit kleineren Summen aus. Noch wichtiger aber war, daß Black, der berühmte schottische Chemiker, Beziehungen zu Roebuck hatte, dem Besitzer der Carronwerke, und daß er diesen Mann auf Watt aufmerksam machte, so daß unser Erfinder nun mit einem kapitalkräftigen und unternehmungslustigen Industriellen Verbindung erhielt. Wer war nun dieser ~Dr.~ Roebuck, dem die Geschichte immer das große Verdienst nachzurühmen haben wird, dem Vervollkommner der Dampfmaschine zuerst tatkräftig unter die Arme gegriffen zu haben?

[1] Manch eine Klippe zwischen Becher und Lippe, oder auch: Zwischen Lipp' und Kelchesrand schwebt der dunklen Mächte Hand.

Mein Herz blutet für ihn.