De Britse industriële revolutie veranderde het leven op het werk en thuis voor bijna iedereen. Lawaai, vervuiling, sociale onrust en geestdodend fabriekswerk vormden de prijs die betaald moest worden voor arbeidsbesparende machines, goedkoop en comfortabel transport, meer betaalbare consumptiegoederen, betere verlichting en verwarming en snellere communicatiemiddelen.
Elke korte lijst met uitvindingen zal verre van volledig zijn, maar de uitvindingen hieronder staan niet op zichzelf maar maakten ook andere uitvindingen mogelijk en veranderden de arbeid en het dagelijkse leven voor miljoenen mensen. De gekozen periode is ook van belang en is hier genomen als 1750 tot 1860. Met deze criteria in gedachten is dit de top 10 van uitvindingen van de Industriële Revolutie:
- De stoommachine van Watt (1778)
- Het machinale weefgetouw (1785)
- De Cotton Gin (1794)
- Straatverlichting op gas (1807)
- De elektromagneet (1825)
- De eerste foto (ca. 1826)
- De "Rocket" van Stephenson (1829)
- De elektrische telegraaf (1837)
- De stoomhamer (1839)
- Massaproductie van staal (1856)
De stoommachine van Watt
De stoommachine, die zijn kracht haalde uit de expansie van verwarmd water, wordt vaak genoemd als de belangrijkste uitvinding van de Industriële Revolutie, vooral omdat zoveel andere belangrijke latere uitvindingen deze machine gebruikten als krachtbron. De stoommachine werd geboren uit de noodzaak om ondergelopen mijnschachten leeg te pompen en diepere mijnbouw mogelijk te maken. De eerste stoompomp werd in 1698 uitgevonden door Thomas Savery (ca. 1650-1715). In 1712 perfectioneerde Thomas Newcomen (1664-1729) deze tot een krachtiger stoompomp om kolenmijnen in Dudley in de Midlands van water te ontdoen.
Om de stoommachine geschikter te maken voor andere doeleinden moest hij efficiënter worden gemaakt, zowel wat betreft het brandstofverbruik als qua vermogen. De Schotse instrumentmaker James Watt (1736-1819) en Matthew Boulton (1728-1809) bleven sleutelen aan de werking van de stoommachine tot ze in 1778 een aparte condensor hadden geperfectioneerd om de efficiëntie van de machine enorm te verhogen. Het vermogen werd ook vergroot doordat de stoom de zuiger ook naar beneden duwde in plaats van alleen omhoog (vandaar de naam 'double acting machine'), waardoor de 'paardenkracht' toenam, een term die door Watt was bedacht. De kracht van de machine werd ook omgezet in een veelzijdiger, roterende beweging met behulp van een vliegwiel. Watt's machine gebruikte slechts een kwart van de brandstof van Newcomen's machine en was goedkoop genoeg om bijna overal inzetbaar te zijn. Stoommachines bleven zich ontwikkelen, vooral als expansiestoommachine, en profiteerden van verbeteringen in de productie van gereedschapsmachines die sterkere en beter passende onderdelen konden maken.
Tegen 1800 beschikte Groot-Brittannië over meer dan 2.500 stoommachines, waarvan de meeste werden gebruikt in mijnen, katoenfabrieken en productiefabrieken. 500 van deze machines werden gemaakt in de fabriek van Watt en Boulton in Birmingham. Elk aspect van het leven werd erdoor beïnvloed. Stoom dreef nu fonteinen, dorsmachines, rioolpompen en drukpersen aan. In principe kon alles wat geduwd, getrokken, getild of geperst moest worden veel efficiënter gemaakt worden met stoommachines. Stoommachines werden ingezet om treinen en stoomschepen aan te drijven en al deze toepassingen veroorzaakten uiteraard een hausse in de kolenmijnindustrie, waar de machine in eerste instantie vandaan kwam.
Het machinale weefgetouw
De textielindustrie werd tijdens de Britse Industriële Revolutie getransformeerd door machines. Het machinale weefgetouw werd uitgevonden door Edmund Cartwright (1743-1823) in 1785. De machine verdubbelde de snelheid van de stoffenproductie en maakte de inzet van geschoolde handwevers overbodig. De volledig geautomatiseerde machine had slechts één arbeider nodig om alle spindels te verwisselen. Hij werd voor het eerst effectief gebruikt in fabrieken die eigendom waren van Richard Arkwright (1732-1792). De Britse regering kende Cartwright in 1809 10.000 pond toe als dank voor de belangrijke bijdrage die het weefgetouw aan de Britse industrie had geleverd. Andere uitvinders verbeterden de efficiëntie van Cartwrights weefgetouw, zoals Richard Roberts (1789-1864) die in 1822 een meer betrouwbare ijzeren versie maakte. Textielfabrieken werden overal uitgerust met grote aantallen machinale weefgetouwen. In 1835 waren er 50.000 machinale weefgetouwen in gebruik in Groot-Brittannië en konden fabrieken goedkoper dan waar ook ter wereld stoffen produceren.
De verspreiding van het machinale weefgetouw betekende dat uitvinders met betere spinmachines moesten komen om snel genoeg voldoende garen te leveren voor de onverzadigbare weefgetouwen. Het personeel dat de machines bediende had geen textielvaardigheden meer nodig en moest er alleen voor zorgen dat de machines bleven draaien, vaak 24 uur per dag. Nieuwe banen werden gecreëerd naarmate er meer fabrieken ontstonden. Textielproducten werden voor iedereen goedkoper en toeleveringsindustrieën zoals katoenplantages en kolenmijnen groeiden. Een ander domino-effect was dat het misbruik van arbeiders in het fabriekssysteem door gewetenloze werkgevers leidde tot de oprichting van vakverenigingen om de rechten en gezondheid van arbeiders te beschermen.
De Cotton Gin
Nu spinnen en weven volledig gemechaniseerd konden worden, nam de snelheid en de hoeveelheid van de textielproductie enorm toe. Het werd nu nodig om de steeds hongeriger wordende machines te voorzien van voldoende grondstoffen, met name katoen. Katoen werd met de hand geplukt, gesorteerd en schoongemaakt, meestal met behulp van slavenarbeid op grote plantages in het zuiden van de Verenigde Staten. Eli Whitney (1765-1825) uit Massachusetts verhuisde naar een katoenplantage in Georgia waar hij een manier bedacht om de katoenproductie te versnellen. Het tijdrovende proces van het scheiden van de kleverige zaden van de katoenbolletjes werd er voortaan gedaan door Whitney's Cotton Gin ('gin' betekent 'machine' of 'motor'), die hij in 1794 uitvond.
Aanvankelijk aangedreven door paardenkracht of watermolens, ging de Cotton Gin uiteindelijk ook gebruik maken van stoomkracht. De machine haalde ruwe katoen door een kam waar een combinatie van draaiende metalen tanden en haken het scheidde en de lastige zaden verwijderde. Eén enkele katoenmachine kon zo tot 25 kg katoen per dag verwerken. Omdat de katoenproductie nu explosief kon stijgen, werden er steeds meer slaven op de katoenplantages ingezet om de katoenbollen te plukken die de onverzadigbare gins moesten voeden. De machine was zo succesvol dat hij illegaal werd gekopieerd door plantage-eigenaren overal ter wereld. De slavenpopulatie in Amerika steeg tot bijna 4 miljoen in 1860. Katoen werd wijd en zijd geëxporteerd en de VS namen 75% van de wereldproductie van katoen voor hun rekening. In Groot-Brittannië was katoen in 1790 goed voor 2,3% van de totale import; in 1830 was dat cijfer gestegen tot 55%. Britse textielfabrieken bewerkten de grondstof en exporteerden de textiel, met zoveel succes dat katoentextiel in 1830 goed was voor de helft van de totale export van Groot-Brittannië. Zoals de historicus R.C. Allen opmerkt: "Katoen was de wonderindustrie van de Industriële Revolutie" (182).
Straatverlichting op gas
De schemerigheid van de nachtverlichting, die traditioneel werd verzorgd door brandende olie- of vetkaarsen, werd uiteindelijk opgeheven door de uitvinding van gasverlichting. Tussen 1792 en '94 ontdekte de Schot William Murdock (1754-1839) dat kolenstof een gas afgeeft dat ontstoken kan worden. Murdock gebruikte met succes gaslampen in zijn gieterij in Birmingham. Met het idee om kolengas te gebruiken voor straatverlichting werd vanaf 1807 gepionierd door de Duitse uitvinder Frederick Albert Winsor (1763-1830). Winsor demonstreerde op spectaculaire wijze het potentieel van zijn idee door straatverlichting op gas aan te brengen van Pall Mall tot St. James' Park in Londen. De demonstratie veroorzaakte een sensatie bij het publiek. Pall Mall kreeg 13 permanente gasverlichte lantaarnpalen en werd zo de eerste straat ter wereld met gaslicht. Rond 1820 had Londen 40.000 gaslantaarns.
Het brengen van licht in de voorheen donkere straten bracht verandering in de gewoonten van de inwoners. Omdat het 's nachts niet langer zo gevaarlijk leek, gingen meer mensen restaurants en uitgaansgelegenheden bezoeken. De vondst verspreidde zich snel over de wereld en Baltimore werd in 1816 de eerste stad in de Verenigde Staten die straatverlichting op steenkoolgas gebruikte. In 1820 installeerde Parijs zijn eigen gasverlichting.
De elektromagneet
De Canadese ingenieur William Sturgeon (1783-1850) werd geïnspireerd door het werk van de Franse wetenschapper André-Marie Ampère (1775-1836) en de Deense natuurkundige Hans Christian Ørsted (1777-1851) bij het maken van de eerste elektromagneet, in 1825. Het apparaat bestond uit een hoefijzervormig stuk ijzer binnen een spoel van draad die elektriciteit kon geleiden en zo het ijzer kon magnetiseren of demagnetiseren. De ontstane magnetische kracht kon vervolgens worden gebruikt om een voorwerp op te tillen, maar toen Sturgeon de commutator uitvond, kon zijn elektromagneet ook een motor aandrijven waardoor hij als krachtbron een stuk veelzijdiger werd. De elektromagneet werd voortaan in van alles gebruikt, van de telegraaf (zie hieronder) tot de wasmachines van vandaag.
De eerste foto
De eerste permanente fotografische opname werd gemaakt met een camera obscura, door de Fransman Joseph Nicéphore Niépce (1765-1833) in 1826. De foto, getiteld Uitzicht vanuit het venster in Le Gras, is een beetje wazig, maar het is wel de oudste bewaard gebleven foto van een echt uitzicht. De camera obscura, in wezen een doos met een klein diafragma bedekt door een lens, was niet nieuw omdat kunstenaars en graveurs ze al gebruikten om hun werk te vergemakkelijken. Wat wel nieuw was, was Nièpce's idee om het door de lens geprojecteerde beeld permanent vast te leggen op lichtgevoelig, met zilverchloride bedekt papier. Deze nieuwe techniek die heliografie werd genoemd, had echter twee belangrijke nadelen. Het eerste probleem was dat het beeld zwart werd bij blootstelling aan licht. Het tweede probleem was dat het beeld negatief werd vastgelegd (lichte gebieden werden donker weergegeven en omgekeerd). Niépce loste het probleem op door een glazen of tinnen plaat met een bitumenoplossing te bedekken, en daarop legde hij het uitzicht vanuit zijn raam vast. Het idee van de foto werd verder verbeterd door Louis-Jacques Daguerre (1789-1851), die met zilver behandelde koperplaten gebruikte om een positief beeld vast te leggen. De techniek van de daguerreotypie werd gekocht door de Franse regering en openbaar gemaakt, wat resulteerde in een hausse aan fotostudio's. In 1840 maakte de Engelse uitvinder William Henry Fox Talbot (1800-1877) de eerste papieren negatieven waarvan een willekeurig aantal afdrukken kon worden gemaakt.
De komst van de fotocamera zorgde er niet alleen voor dat mensen van alle klassen zich konden laten portretteren, maar veroorzaakte ook een revolutie in de kunst. Veel beeldende kunstenaars wilden niet langer de wereld om hen heen zo nauwkeurig mogelijk nabootsen, omdat de camera dit gemakkelijker kon. In plaats daarvan gingen kunstenaars ernaar streven de kortstondige effecten van licht en kleur vast te leggen of een bepaalde emotie over te brengen in hun werk. De komst van de camera was een van de impulsen voor de ontwikkeling van de kunststromingen van het impressionisme en het symbolisme in het laatste kwart van de 19e eeuw.
De Rocket
De eerste spoorwegen waren korte sporen die bij mijnen werden gebruikt om materiaal naar plaatsen te brengen waar het verder kon worden vervoerd. George Stephenson (1781-1848) was eigenaar van een bedrijf in Newcastle dat gespecialiseerd was in het bouwen van treinen om op deze wijze kolen te transporteren. Stephenson zag dat passagiers op dezelfde manier zouden kunnen reizen als steenkool en ontwierp de Locomotion 1 treinlocomotief, die krachtig genoeg was om rijtuigen te trekken. Locomotion 1 vervoerde in 1825 de eerste treinreizigers op stoom van Stockton naar Darlington in het noordoosten van Engeland.
George's zoon Robert Stephenson (1803-1859) overtrof vervolgens zijn vader met de Rocket, een baanbrekende stoomlocomotief die in 1829 werd uitgevonden. De locomotief won dat jaar de Rainhill Trials om te zien welke machine wagons mocht trekken op 's werelds eerste intercitylijn tussen Liverpool en Manchester. De Rocket was de eerste krachtige en betrouwbare locomotief; hij bevatte veel nieuwe ontwerpkenmerken zoals een multitubulaire ketel en een blaaspijp die meer vermogen leverden dan concurrerende locomotieven. Deze Rocket, met een (in die tijd verbazingwekkende) topsnelheid van 48 km/u, won volkomen verdiend de geldprijs van £500 voor de Rainhill Trials (tegenwoordig zou dat zo'n € 50.000 zijn). De Liverpool-Manchester lijn vervoerde al snel 1200 passagiers per dag en wees de weg voor een revolutie in het reizen, niet alleen in Groot-Brittannië maar wereldwijd.
De 'spoorwegmanie' zorgde ervoor dat er tegen 1870 24.000 kilometer spoorlijn werd aangelegd in heel Groot-Brittannië. Vanaf 1848 konden passagiers in 12 uur van Londen naar Glasgow reizen omdat de treinen snelheden van 80 km/u haalden, een reis die met een postkoets vijf dagen of langer zou hebben geduurd. De spoorwegen zorgden voor een hausse in de productie van kolen (als brandstof) en ijzer en staal (voor rails, bruggen en treinen). Mensen begonnen uitstapjes te maken naar nieuwe plaatsen, vooral naar de kust. Er werd een enorme hoeveelheid banen gecreëerd, van stationschefs tot toiletschoonmakers. Brieven konden de volgende dag al overal in Groot-Brittannië worden bezorgd en de miljoenen tonnen vracht die werden vervoerd, zorgden ervoor dat consumptiegoederen goedkoper werden.
De elektrische telegraaf
De spoorwegen verbeterden niet alleen de snelheid van het reizen, maar ook de communicatie, omdat zakken met brieven per trein werden vervoerd. Groot-Brittannië introduceerde het universele penny post systeem in 1840, waardoor bezorging de volgende dag mogelijk was, maar er was al een serieuze concurrent voor de post. De telegraaf werd in 1837 uitgevonden door William Fothergill Cook (1806-1879) en Charles Wheatstone (1802-1875). De eerste telegraafmachine had slechts 20 letters, die in het verzonden bericht werden aangegeven door de lichte beweging van twee naalden (van de set van vijf van de machine) in de richting van een bepaalde letter. De naalden werden bewogen door elektrische impulsen die over de telegraaflijn werden gestuurd die twee machines met elkaar verbond. Korte berichten konden nu snel worden verzonden en werden voor het eerst gebruikt bij de spoorwegen om instructies door te geven aan machinisten en stations.
Het eerste succesvolle gebruik van de machine was voor de Great Western Railway in 1838, gebruikt tussen Paddington Station en West Drayton, een afstand van 21 kilometer (13 mijl). De kabels werden eerst ondergronds gelegd, maar daarna met isolatie aangepast om in de open lucht te hangen tussen wat bekend werd als telegraafpalen. Toen het systeem door het hele Britse spoorwegnet werd overgenomen, was het voor het eerst mogelijk om een universele tijd te hebben, terwijl voorheen alle stadsklokken varieerden. De telegraaf maakte dus Greenwich Mean Time (GMT) mogelijk, de voorloper van de huidige UTC (gecoördineerde wereldtijd). Informatie kon overal worden verzonden waar telegraafmachines waren, wat betekende dat nieuws over gebeurtenissen zich veel sneller verspreidde dan voorheen. De snelheid van telegrafische communicatie was ook erg handig voor de politie die haar collega's ver weg kon waarschuwen voor criminele activiteiten en zelfs ontsnapte criminelen kon vangen. De telegraafcommunicatie boekte verdere vooruitgang toen Samuel Morse (1791-1872) uit Massachusetts, met de hulp van Alfred Vail, in 1844 voor het eerst zijn morsecode in werking stelde. Het gigantische stoomschip SS Great Eastern, ontworpen door Isambard Kingdom Brunel (1806-1859), legde in 1866 de eerste trans-Atlantische telegraafkabel die snelle intercontinentale communicatie mogelijk maakte. Plotseling leek de wereld een beetje kleiner en het leven een stuk sneller.
De stoomhamer
De stoomhamer is niet de meest glamoureuze uitvinding op deze lijst, maar hij was wel cruciaal om veel andere uitvindingen mogelijk te maken. Dit relatief eenvoudige apparaat, dat in 1839 werd ontwikkeld door de Schot James Nasmyth (1808-1890), gebruikte een stoommachine om met precisie van zowel snelheid als richting een groot gewicht te laten vallen (en later te duwen) waarmee grote stukken metaal die op een verstelbare aambeeldplaat rusten, konden worden gesmeed of gebogen. Omdat de stoomhamer in elke gewenste maat gemaakt kon worden, konden stukken metaal bewerkt worden die voorheen op geen enkele andere manier bewerkbaar waren. Bovendien betekende de nauwkeurigheid van de hamer dat verschillende stukken metaal op precies dezelfde manier konden worden gebogen, wat essentieel was voor onderdelen van grote machines zoals gigantische stoommachines, treinen, ijzeren schepen, zware wapens en brugliggers.
Nasmyths machine was zo nauwkeurig dat hij bezoekers van zijn gieterij kon laten zien dat een gewicht van 2,5 ton een eierschaal in een wijnglas kon verpletteren zonder het glas te beschadigen. Deze precisie betekende dat een stoomhamer kleinere taken kon uitvoeren die meer finesse vereisten, zoals het slaan van munten en het drukken van bankbiljetten. Een ander voordeel was de snelheid waarmee de hamer kon werken, met soms wel 220 slagen per minuut. Ongeacht de bewerkingwas er altijd slechts één persoon nodig om een eenvoudige hendel te bedienen. In tegenstelling tot veel andere uitvinders op deze lijst verdiende Nasmyth een duizelingwekkend fortuin met zijn hamer, die een revolutie teweegbracht in de industriële productie.
Staalproductie
IJzer werd tijdens de Industriële Revolutie gebruikt voor allerlei machines en bouwprojecten, maar staal is veel sterker, smeedbaarder en lichter. Dit betekende dat staal vooral nuttig was voor grotere projecten zoals bruggenbouw en de productie van gewichtdragende voorwerpen zoals spoorrails. Het probleem was dat staal maken zo duur was. Zoals zo vaak met uitvindingen in de Industriële Revolutie, was een nieuw idee gebaseerd op een piramide van eerdere uitvindingen en geproduceerd vanwege de zoektocht naar efficiëntie en kosteneffectiviteit.
Henry Bessemer (1813-1898) vond in 1856 een convertor uit die de staalproductie veel goedkoper en betrouwbaarder maakte. De grotere Bessemer convertors, gevuld met gesmolten ruwijzer, konden tot 30 ton staal maken in 20 tot 30 minuten. Ze verwijderden koolstof en andere onzuiverheden door lucht onder hoge druk door het gesmolten metaal te persen. De onzuiverheden vormen oxiden en worden als slak afgescheiden, waardoor zuiver en sterk staal overblijft. Na de uitvinding van Bessemer daalden de kosten van staal van £50 per ton naar slechts £4 in 1875. Sheffield werd een van de grootste staalproducenten ter wereld en maakte met name treinrails voor Groot-Brittannië, de Verenigde Staten en vele andere landen over de hele wereld.
