熱力學
斯特林迴圈
兩條等溫線 + 兩條等容線，帶回熱。
斯特林迴圈——互動式熱力學模擬。兩條等溫線 + 兩條等容線，帶回熱。 免費的瀏覽器物理虛擬實驗室，提供即時 SI 測量與分步引導教學。
斯特林循環
兩條等溫線 + 兩條等容線，帶回熱。
史特林循環使用回熱器在恆定體積步驟中儲存熱量並在稍後釋放，在理想設計中可接近卡諾循環的表現。實際的史特林引擎則以更複雜的設計換取更安靜的運作與更靈活的熱源。
- 兩條等溫線 + 回熱
- 理想極限下 η_Carnot
調查簡介
在打開實驗室之前先規劃好問題
這份簡報反映預先渲染的頁面：探究問題、互相競爭的預測、變數角色、支配定律、設定，以及分析和延伸提示都會以此順序保持可見。
駕駛問題
斯特林循環使用 2 個等溫腿和 2 個等容腿，完全沒有絕熱腿。如果完美的「再生器」在等容腿之間回收熱量，則其效率原則上可以與卡諾值相符。如果沒有理想的再生器，您測量的簡單循環效率是否達不到卡諾界？
預測權重
- 是的 - 如果沒有再生器，該循環的原始效率低於相同兩個儲層溫度的卡諾極限。
- 無論再生如何，效率完全等於卡諾極限。
- 效率超過卡諾極限。
可變角色
您設定的內容：
- 腿數
您測量的內容：
- 腿部目標體積V (m³)
- 這條腿透過氣體做功 (J)
調查如何進行
- 開啟 stirling-cycle 預設並按下 Reset。僅使用等溫和等容腿，1 摩爾氬氣在 600 K 和 300 K 之間循環。
- 啟用各階段功讀數與循環效率讀數。
- 對於循環的每條腿（1 到 4），讀出該腿的目標體積以及該腿期間氣體所做的功。
控制方程
卡諾對循環效率的約束 — η_c = 1 − Tc / Th
任何在Tc與Th之間運行的循環——史特靈循環也不例外——都無法超過卡諾效率η_c = 1 − Tc/Th。真實（未回熱）的史特靈循環由於在等容冷卻階段排出了未回收的熱量，因此達不到這一上限。
可列印的工作表要求學生完成什麼
- 確認第 2 條和第 4 條（等容）顯示 W = 0。將所有 4 條腿的功相加以獲得淨循環功，並將循環的效率讀數與卡諾界限 η_c = 1 − 300/600 = 0.5 進行比較。
- 該循環的原始效率（未使用理想回熱器回收等容階段的熱量）保持在0.5以下。請利用熱力學第一定律解釋，為什麼在等容冷卻階段排出的熱量代表了這台簡單發動機無法回收的能量。
這在實驗室之外的地方表現出來
- 真正的斯特林發動機使用蓄熱器——一種網格，用於存放等容冷卻過程中釋放的熱量並在等容加熱過程中將其返回。解釋為什麼即使沒有絕熱腿，完美的再生器也會讓這個循環接近卡諾效率。
- 史特靈引擎因能利用任何外部熱源（太陽能、廢熱，甚至太空中的溫差）運行，而不需要內燃，而備受推崇。為什麼採用外部加熱的閉式循環引擎對這類應用會具有吸引力？
- AP Physics 2 — Unit 9: Thermodynamics
- IB Physics — B.4 Thermodynamics
- General High School Physics — Heat, temperature & gas laws
- NGSS High School Physics — Thermal energy transfer
- 歡迎來到斯特林循環
- 選擇氣體腔
- 按播放
- 回熱循環
- 打開檢查器
- 完成了！
打開互動式模擬以構建場景，點擊運行，並透過即時測量和引導式教學進行探索。