スターリングエンジン

スターリングエンジン

実験番号:UE2060100

熱気を利用した熱機関は,昔から知られています。熱機関は高い温度の熱源からエネルギーを貰い,そのうちの何割かを力学的な仕事にして,残りのエネルギーは低温の熱源に渡します。

実験の手順

  • スターリングエンジンを熱機関として動かします。
  • 熱エネルギーがどのように力学的エネルギーに変換されるかを観察します。
  • 無負荷状態での回転速度を求めます。

実験に必要な機器

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実験解説書

基本原理

熱気を利用した熱機関のサイクルは,次の4 つに分けられます。加熱・膨張・冷却・圧縮この様子は下図1~4 に示しています。無負荷でスターリングエンジンが動いているときは,回転速度は摩擦と熱源からもらうエネルギーに依存します。力学的な負荷をかけると,回転速度が遅くなります。この様子をみるにはクランクに摩擦力をかけると良いでしょう。

  • 加熱
    外部からの熱は,変位ピストンが動き,シリンダー内部の空気が高温部と接触することで供給されます。この時パワーピストンは下死点にあります。これは変位ピストンと位相が90°ずれているためです。
  • 膨張
    暖まった空気が膨張し,パワーピストンを動かします。ここでクランクを通じて力がはずみ車に伝わり回転します。
  • 冷却
    パワーピストンが上死点にいるときに,変位ピストンが空気を押しやり冷却側に動かします。これによりシリンダー内部の空気が冷やされます。
  • 圧縮
    冷やされた空気はパワーピストンにより,更に圧縮されます。この時に必要な仕事は,はずみ車により与えられます。

参考資料