热力学
斯特林循环
两条等温线 + 两条等容线，带回热。
斯特林循环——交互式热力学模拟。两条等温线 + 两条等容线，带回热。 免费的基于浏览器的虚拟物理实验室，提供实时 SI 测量和分步引导教程。
斯特林循环
两条等温线 + 两条等容线，带回热。
斯特林循环利用回热器在等容步骤中储存热量并在之后返还，理想设计下接近卡诺效率。实际斯特林发动机以结构复杂换取更安静的运行和灵活的热源选择。
- 两条等温线 + 回热
- 理想极限下 η_Carnot
调查简介
在打开实验室之前计划好问题
这份简介反映预渲染页面：探究问题、相互竞争的预测、变量角色、支配定律、设置以及分析和拓展提示都会按此顺序保持可见。
驾驶问题
斯特林循环使用 2 个等温腿和 2 个等容腿，根本没有绝热腿。如果完美的“再生器”在等容腿之间回收热量，则其效率原则上可以与卡诺值相匹配。如果没有理想的再生器，您测量的简单循环效率是否达不到卡诺界？
预测权重
- 是的 - 如果没有再生器，该循环的原始效率低于相同两个储层温度的卡诺极限。
- 无论再生如何，效率完全等于卡诺极限。
- 效率超过卡诺极限。
可变角色
您设置的内容：
- 腿数
您测量的内容：
- 腿部目标体积V (m³)
- 这条腿通过气体做功 (J)
调查如何进行
- 打开「斯特林循环：具有再生功能的等温腿（stirling-cycle）」预设并按重置。仅使用等温和等容腿，1 摩尔氩气在 600 K 和 300 K 之间循环。
- 启用各阶段功读数与循环效率读数。
- 对于循环的每条腿（1 到 4），读出该腿的目标体积以及该腿期间气体所做的功。
控制方程
卡诺对循环效率的约束 — η_c = 1 − Tc / Th
任何在Tc与Th之间运行的循环——斯特林循环也不例外——都无法超过卡诺效率η_c = 1 − Tc/Th。真实（未回热）的斯特林循环由于在等容冷却阶段排出了未回收的热量，因此达不到这一上限。
可打印的工作表要求学生完成什么
- 确认第 2 条和第 4 条（等容）显示 W = 0。将所有 4 条腿的功相加以获得净循环功，并将循环的效率读数与卡诺界限 η_c = 1 − 300/600 = 0.5 进行比较。
- 该循环的原始效率（未使用理想回热器回收等容阶段的热量）保持在0.5以下。请利用热力学第一定律解释，为什么在等容冷却阶段排出的热量代表了这台简单发动机无法回收的能量。
这在实验室之外的地方表现出来
- 真正的斯特林发动机使用蓄热器——一种网格，用于存储等容冷却过程中释放的热量并在等容加热过程中将其返回。解释为什么即使没有绝热腿，完美的再生器也会让这个循环接近卡诺效率。
- 斯特林发动机因能利用任何外部热源（太阳能、废热，甚至太空中的温差）运行，而不需要内燃，而备受推崇。为什么采用外部加热的闭式循环发动机对这类应用会具有吸引力？
- 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
- 欢迎来到斯特林循环
- 选择气体腔
- 按播放
- 回热循环
- 打开检查器
- 完成了！
打开交互式模拟以构建场景，点击运行，并通过实时测量和引导式教程进行探索。