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史特林引擎

98/05/27 瀏覽次數 25530
轉盤式史特林引擎不須燃料,只須一杯熱水就可快速轉動。轉盤式史特林引擎底座內有一個保麗龍板,保麗龍板上有一支金屬桿,金屬桿上端接到轉盤轉軸。將史特林引擎放在一杯熱水上,保麗龍板下方空氣會比上方空氣熱。根據理想氣體狀態方程式(equation of state for an ideal gas),熱空氣壓力比冷空氣壓力大,因此保麗龍板受到向上推力向上運動,金屬桿便會推動轉盤轉動。保麗龍板運動到底座頂端時轉盤轉動半圈。轉盤與轉軸間摩擦力很小,因此依據慣性原理(請參考「旋轉椅」單元),轉盤轉動半圈後雖然保麗龍板已運動到底座頂端,但轉盤仍可持續轉動。所以轉盤轉動半圈後保麗龍板便會向下運動。如此保麗龍板做週期性的上下運動,使轉盤愈轉愈快。

車輪式史特林引擎有兩個玻璃管及一個轉輪。玻璃管內有活塞及金屬桿,金屬桿連接到車輪的轉軸。點燃酒精燈放在其中一個玻璃管下方。如前文所述,管內空氣溫度上昇,壓力增加。空氣壓力推動活塞,金屬桿帶動轉輪。活塞運動到玻璃管末端時轉輪轉動半圈。轉輪轉動時產生轉動的慣性。依據慣性原理,車輪轉動半圈後雖然活塞已運動到玻璃管末端,但轉輪仍會繼續轉動。因此車輪轉動半圈後熱玻璃管內的活塞便會向內運動,如此活塞可做週期性的運動,使車輪愈轉愈快。

史特林引擎不須燃料即可轉動。在全球能源危機的今天,是一個非常值得研究的課題。試試看做一個你自己的史特林引擎。

資料提供

海洋大學光電科學研究所 周祥順 教授
E-mail:hschou@mail.ntou.edu.tw
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