動手學科學/物質科學I/光與熱

介紹

史特林發動機（Stirling Engine）又名熱空氣引擎，一種閉循環活塞式熱機。閉循環的意思是膨脹和壓縮介質一直保存在氣缸內，而開循環，如內燃機需要與大氣交換氣體。史特林發動機一般被歸為外燃機。

先備知識

熱的本質

• 分子會追求亂度
• 熱來自能量
• 「熱」這個現象，來自於分子震動這個物理行為所產生。

當一股能量注入一個物質，這個物質中的每個分子平均受到的能量升高，於是分子開始「躁動」，開始震動之後這個流體或物體，就會形成所謂的「變熱」

理想氣體方程式

原理

運作流程圖

補充資料

波以爾定律

波以耳-馬略特定律（英語：Boyle's law，也稱作Boyle–Mariotte law或Mariotte's law），在定量定溫下，理想氣體的體積與壓力成反比。是由愛爾蘭化學家羅伯特·波以耳，在1662年根據實驗結果提出：「在密閉容器中的定量氣體，在恆溫下，氣體的壓力和體積成反比關係。」稱之為波以耳定律:此定律實驗結果首先由Henry Power[1]所發現。這是人類歷史上第一個被發現的「定律」。馬略特在1676年發表在《氣體的本性》論文中：一定質量的氣體在溫度不變時其體積和壓力成反比。波以耳和馬略特這兩人是各自分別獨立確立定律的，因此在英語國家，這一定律被稱為波以耳定律，而在歐洲大陸則被稱為馬略特定律。

• V 表示氣體的體積
• p 表示壓力
• k 為一正常數

火力發電廠

和大部分的發電場一樣，火力發電廠是透過旋轉發電機來產生電。

探究問題

請舉出可能造成史特林引擎實驗失敗的原因。

Ans:

1. 軸線不直，使得活塞上下時容易卡住。
2. 冷熱溫差不夠大。
3. 活塞會導熱，造成上下兩邊的溫度變得一樣。

請問活塞為什麼會被推起來？

Ans: 因為氣體膨脹，將活塞給推了起來。