Stirlingův motor (varianta alfa)
Pokus číslo: 4584
Cíl pokusu
Experiment ukazuje fungování Stirlingova motoru (v konstrukční variantě alfa).
Teorie
Stirlingův stroj patří do rodiny cyklických tepelných strojů, které pracují se stálou pracovní látkou. V době svého vzniku v roce 1816 byl jedním z přímých konkurentů parního stroje, který převyšoval zejména poměrně vysokou účinností a tichým chodem. Účinnost dnešních modelů může dosahovat až úctyhodných 40 % a časté využití nacházejí při pohonu nízkovýkonových zařízení. Dvě základní konstrukční varianty stroje nesou označení alfa a beta, existuje také varianta gama.
Alfa Stirling se skládá ze dvou samostatných válců. Jeden válec je horký a je trvale zahříván (například plamenem), druhý válec je studený a je ochlazován okolním prostředím nebo chladičem. V každém válci je pracovní píst a oba písty jsou spojeny s klikovým hřídelem, který roztáčí setrvačník. Pohyb pístů je časově posunutý, obvykle přibližně o čtvrt otáčky.
Animace popisující fungování tohoto modelu je dostupná například na Wikipedii.
Pomůcky
Stirlingův stroj ve variantě alfa (komerčně bývá dostupný jako vzdělávací hračka či dárkový předmět); plamen svíčky nebo lihového hořáku; zápalky.
Postup
Zapálíme svíčku nebo lihový hořák a umístíme ho pod píst, který má být zahříván (u komerčně dostupných modelů, jako je ten ve vzorovém experimentu, je místo pro svíčku/hořák jasně vymezeno). Počkáme několik sekund, než se vzduch v horkém válci dostatečně prohřeje, a lehkým pootočením uvedeme setrvačník do pohybu.
Vzorový výsledek
Průběh experimentu je zachycen na videu níže:
Technické poznámky
Pokud se motor ani po lehkém pootočení či klepnutí nerozběhne, ještě dalších několik sekund vyčkejte, aby mezi horkým a studeným válcem vznikl dostatečný rozdíl teplot.
Jestliže ani delší zahřívání horkého válce nepomůže, může být příčinou nefunkčnosti motoru vysoké tření ve válcích pístů. Pokud to váš model umožňuje, rozeberte písty, odstraňte případné nečistoty a promažte dle pokynů výrobce – obvykle je doporučováno tuhé mazivo s příměsí grafitu.
