第13章熱力學(xué)

1、第 13 章熱 力 學(xué),熱學(xué),溫度T熱能Q, Q=msΔT內(nèi)能U理想氣體的內(nèi)能U=,13.1 熱力學(xué)第一定律,系統(tǒng)內(nèi)能的改變量等於流入系統(tǒng)的熱減掉系統(tǒng)所做的功。,(13-1),熱力學(xué)第一定律,,表 13.1,,熱力學(xué)第一定律常用的符號(hào),,物理量,定　義,“＋” 號(hào)的意義,“－” 號(hào)的意義,,流入系統(tǒng)的熱,系統(tǒng)所作的功,內(nèi)能的改變量,,流入系統(tǒng)的熱,系統(tǒng)所作的功,內(nèi)能增加,,熱由系統(tǒng)中流出,作用在系統(tǒng)上的功,內(nèi)能減少,13.1

2、,露營(yíng)時(shí)的熱飲裝有 6.00 kg 水的鍋?zhàn)颖环旁跔I(yíng)火上加熱 ( 圖13.1)。有一位急性子的男子為了想要快些喝到熱飲，使用湯匙攪動(dòng)水，藉著作機(jī)械功的方法將 9.2 kJ 加入水中。如果水的內(nèi)能共增加 45.2 kJ，則由營(yíng)火所加熱至水中的熱能有多少？,,13.1,圖13.1,,解答：水的內(nèi)能增加量為因?yàn)闄C(jī)械功是作用在水中，所以 W 之值是負(fù)的，所以由第一定律解出 Q 得,13.2 熱力過(guò)程,熱力過(guò)程是系統(tǒng)由一個(gè)狀態(tài)改變

3、成為另一個(gè)狀態(tài) ；而系統(tǒng)的狀態(tài)是由溫度T、壓力P、體積V及內(nèi)能U(狀態(tài)變數(shù))等來(lái)決定。過(guò)程則是由轉(zhuǎn)換熱能及作功來(lái)加以描述。我們認(rèn)為此過(guò)程非常緩慢以致於總是維持著平衡狀態(tài)；所以可以將此過(guò)程以壓力及體積的函數(shù)圖加以繪出 (PV 圖) 。在任何過(guò)程中所作的功即為 P-V 曲現(xiàn)下的面積，也因此與起始至終止?fàn)顟B(tài)間的路徑有關(guān)。,P,等溫線,,平衡狀態(tài) (P,V,T2),,,V,圖13.2　(a) 氣體由初始的壓力P1，體積V1膨脹至壓力P2，體

4、積的最終狀態(tài)V2。氣體對(duì)活塞作功使活塞向上移動(dòng)；(b) 膨脹的PV圖。,,截面積為 A 的活塞,,,起始狀態(tài),終止?fàn)顟B(tài),,,,過(guò)程,起始狀態(tài),終止?fàn)顟B(tài),,,,過(guò)程,起始狀態(tài) (P,V,T),終止?fàn)顟B(tài) (P’,V’,T’),,V,P,T,,方程式 (13-2),壓力固定氣體所做的功是,,,,,,,活塞的截面積為 A,,,,,,,,,F,壓力不固定氣體所做的功是,活塞的截面積為 A,,,,,,,,,,,,,,F,圖13.3　(a

5、)PV曲線下的面積被切割成許多窄的長(zhǎng)方形，寬度為 ，高度為P。這些長(zhǎng)方形的面積合即為PV曲線下的面積；(b)曲線下一個(gè)長(zhǎng)方形的放大圖，其面積為,,,過(guò)程,PV曲線下一個(gè)長(zhǎng)方形的放大圖,圖13.4　採(cǎi)不同過(guò)程所作功 (a) 先在等壓條件下增加體積，再於等容條件下降低壓力；(b) 先降低壓力，再增加體積,,等壓過(guò)程,,等容過(guò)程,,,,等容過(guò)程,等壓過(guò)程,等壓過(guò)程,如果壓力保持定值，這個(gè)過(guò)程稱作等壓過(guò)程。P-V 曲線為一水平線。,(13-

6、3),等容過(guò)程,如果體積保持定值，這個(gè)過(guò)程稱作等容過(guò)程。在這種狀況下，並沒(méi)有作功，且 P-V 曲線為一垂直線。,(13-4),(13-5),(13-6),等溫過(guò)程,如果溫度保持定值，這個(gè)過(guò)程稱作等溫過(guò)程。對(duì)於進(jìn)行等溫過(guò)程的理想氣體，其內(nèi)能沒(méi)有變化。,(13-7),(13-8),圖13.5　理相氣體的兩條等溫線， 。,工作溫度,將理想氣體以等溫方式壓縮理想氣體藉著熱庫(kù)將其溫度保持在 7℃ (280 K) 時(shí)被壓縮，其體

7、積由 20.0 公升 (L) 減少為 10.0 公升 (L)。在此壓縮過(guò)程中，活塞上所受的平均力為 33.3 kN，活塞移動(dòng)的距離為 0.15 m。該氣體與熱庫(kù)之間所交換的熱有多少？此熱是流入氣體抑或是由氣體中流出？,,13.2,圖13.6　理想氣體進(jìn)行等溫膨脹,,,,,終止?fàn)顟B(tài),熱庫(kù),熱庫(kù),起始狀態(tài),解答：作用於氣體的功是此功使得氣體內(nèi)能增加 5.0 kJ，而為使氣體內(nèi)能不變 ( 溫度不變 )。此 5.0 kJ 必須以熱的方式由

8、氣體中流出。因?yàn)樽饔迷跉怏w上的功是“正”的，所以，氣體所作的功便是“負(fù)”的。利用第一定律可知：因?yàn)?Q 代表流入氣體的熱，故“負(fù)”的 Q 表示熱由氣體中流至熱庫(kù)之中。,,,絕熱過(guò)程,絕熱過(guò)程是沒(méi)有熱進(jìn)出系統(tǒng)?？梢越逵筛艚^系統(tǒng)或過(guò)程進(jìn)行快速而使熱沒(méi)有時(shí)間交換來(lái)確保過(guò)程是絕熱狀態(tài)。,表 13.2,,熱力過(guò)程,,等溫等壓等容絕熱,,T = 固定：對(duì)理想氣體P = 固定V = 固定Q = 0,,對(duì)理想氣體,,過(guò)程,名稱,條件,結(jié)

9、果,13.2,13.3 理想氣體進(jìn)行等壓膨脹,如果一個(gè)理想氣體的壓力保持定值，而且熱能是移轉(zhuǎn)進(jìn)入此系統(tǒng)，則其必須膨脹且因此而做功。,圖13.6　理想氣體在PV圖上的等容過(guò)程,,等容過(guò)程,圖13.7　等壓膨脹的PV圖。,,等溫,,等壓過(guò)程,等壓膨脹,(13-9),(13-10),(13-11),將氣球以等壓方式加熱一個(gè)研究氣象的氣球中充以 20.0 ℃，1.0 atm 的氦氣。氣球的體積為 8.50 m3。氦氣被維持在等壓 (1.0 a

10、tm) 的情形下被加熱至 55.0 ℃。請(qǐng)求出流入氦氣中的熱？,,13.3,解答：由理想氣體定律知所以莫耳數(shù) n 為：在等壓情形下，所須的熱為：而 CP = 5R/2 ，溫度改變量是：所以熱量 Q 為：,13.4 可逆和不可逆過(guò)程,可逆過(guò)程是一種如果反向進(jìn)行也不會(huì)違反物理定律的過(guò)程。 (就如同影片反轉(zhuǎn)播放) 。完全彈性碰撞是可逆的；而有摩擦或空氣阻力的物體運(yùn)動(dòng)則不是。熱流是一種不可逆的例子，總是從較高溫的物體移轉(zhuǎn)熱能至

11、較低溫的物體。不可逆過(guò)程會(huì)增加宇宙無(wú)次序量。,圖13.8　熱會(huì)自動(dòng)的由熱的物體流入冷的物體之中，但方向則不可能自然的發(fā)生。,,,,,,,熱,熱,冷,冷,自發(fā)性的熱流,反向的熱流不會(huì)自發(fā)性的發(fā)生,早餐的炒蛋用不可逆過(guò)程和無(wú)次序來(lái)說(shuō)明炒蛋前之?dāng)嚢璎F(xiàn)象。,,13.4,解答及討論：當(dāng)?shù)氨粩嚢钑r(shí)，蛋黃和蛋白分子被隨機(jī)的混合在一起，增加了分子無(wú)次序性。一旦蛋被攪拌後，我們就無(wú)法再使蛋白和蛋黃重新分別出現(xiàn)，所以攪拌炒蛋現(xiàn)象是一種不可逆過(guò)程。當(dāng)?shù)?/p>

12、在未被攪拌前，蛋黃和蛋白分別出現(xiàn)，是一種高度有次序的狀態(tài)。但攪拌卻使蛋成為無(wú)次序狀態(tài)，無(wú)法再恢復(fù)為原始的有次序狀態(tài)。,13.5 熱機(jī) (Heat Engine),熱機(jī)是一個(gè)能將無(wú)次序能量轉(zhuǎn)換成有次序能量的裝置。就是一個(gè)能將熱能轉(zhuǎn)換成功的裝置。,13.5 熱　機(jī),看待不可逆過(guò)程的另一種方式是系統(tǒng)增加了亂度。有秩序性的能量會(huì)自發(fā)性的轉(zhuǎn)換成無(wú)秩序性的能量，但是反之則不然。熱機(jī)是一個(gè)能將無(wú)次序能量轉(zhuǎn)換成有次序能量的裝置 (從外界輸入能量)。當(dāng)熱

13、機(jī)完成一次循環(huán)，系統(tǒng)的內(nèi)能回到原來(lái)的狀態(tài)；因此熱機(jī)在一次循環(huán)內(nèi)所作的功(W)等於外界轉(zhuǎn)移至系統(tǒng)的淨(jìng)熱能( )。,四衝程的奧托循環(huán),大部分汽車引擎使用奧托(Otto)循環(huán)來(lái)作功,汽車引擎的奧托循環(huán),1. 進(jìn)氣衝程:燃料和空氣的混合物在大氣壓力下吸入汽缸2. 壓縮衝程:活塞向上移動(dòng)壓縮混合氣體，作負(fù)功3. 點(diǎn)火:火星塞產(chǎn)生火花將氣體燃燒使溫度和壓力急速上升4. 動(dòng)力衝程:氣體燃燒造成高壓將活塞向下推，作正功5. 冷卻:熱由汽缸中

14、流出6. 排氣衝程:排氣閥開(kāi)啟廢氣排出,圖13.10　(a) 四衝程的奧托循環(huán)；(b) 奧托循環(huán)的PV圖，所輸出的功為封閉曲線內(nèi)所包含的面積。,汽車引擎構(gòu)造原理,13.8 卡諾循環(huán),卡諾引擎是可逆熱機(jī)的一個(gè)特例，工作物質(zhì)是理想氣體?？ㄖZ循環(huán)的四個(gè)步驟分別是等溫膨脹:高溫 熱庫(kù)吸熱絕熱膨脹:溫度下降至等溫壓縮:低溫 熱庫(kù)放熱絕熱壓縮。溫度上升至,圖13.14　(a)卡諾循環(huán)；(b)在循環(huán)中的能量轉(zhuǎn)移。,,熱機(jī),,等

15、溫膨脹,,絕熱膨脹,,絕熱壓縮,,等溫壓縮,卡諾循環(huán)所作功,吸熱,放熱,卡諾引擎一臺(tái)使用 0.2 莫耳理想氣體的卡諾引擎在 1000.0 K 和 300.0 K 間運(yùn)轉(zhuǎn)。每次循環(huán)中，該引擎由高溫度熱庫(kù)吸入 25 J 的熱。求出該引擎在循環(huán)中的兩個(gè)等溫過(guò)程中所作的功。,,13.9,,,,,解答：1→ 2：在等溫度膨脹中，所作的功和輸入的熱相同，否則氣體的溫度會(huì)改變。3 → 4：在等溫壓縮時(shí)，功即為輸出的熱，但因氣體是被壓縮，故功為

16、負(fù)值。因熱和溫度成正比所以，,圖13.9　一臺(tái)熱機(jī)，箭號(hào)代表熱流的方向。,,熱機(jī),熱機(jī) ( 引擎 ) 的效率,(13-12),(13-13),其中是 正值而 是負(fù)值。熱機(jī)的效率必然小於100%,引擎排出的熱率一臺(tái)效率為 25% 的引擎能產(chǎn)生 0.1 MW 的功率。該引擎排放至環(huán)境中的熱率為多少？,,,,13.5,,13.6 冷凍機(jī)與熱幫浦 ( 熱泵 ),冰箱 (或冷氣機(jī)) 將熱能從較冷處轉(zhuǎn)移至較熱處；這是

17、無(wú)法自發(fā)性的發(fā)生，而是需要輸入能量 (或作功) 。熱幫浦的作用也是相類似的；其將熱能從 (較冷的) 室外轉(zhuǎn)移至屋內(nèi)來(lái)加熱。我們將兩區(qū)域 (較熱的及較冷的) 視為熱庫(kù)；所以有一個(gè)低溫?zé)釒?kù)及一個(gè)高溫?zé)釒?kù)。對(duì)於冰箱或冷氣機(jī)，著眼於從低溫?zé)釒?kù)移去熱能；而對(duì)於熱幫浦，著眼於運(yùn)送熱能至高溫?zé)釒?kù),圖13.11　冰箱之原理：流體被壓縮，溫度上昇，藉冷凝器將熱排出。流體膨脹，壓力下降，將冷凍室內(nèi)中食物的熱吸走，流體再回到壓縮機(jī)中，完成一個(gè)循環(huán)。,圖13.

18、12　熱機(jī)和熱幫浦 (或冷凍機(jī)),,,冷凍機(jī)或熱幫浦,熱機(jī),熱機(jī)和熱幫浦,熱機(jī)的效率,(13-12),(13-14),冷凍機(jī)的效率不良度,(13-15),性能係數(shù),?對(duì)熱幫浦而言,(13-16),?對(duì)冰箱、冷氣機(jī)而言,(13-17),幫熱浦一臺(tái)效能係數(shù)為 2.5 的熱幫浦 (a) 每消耗 1 焦耳的電能 ( 作功 ) 時(shí)能提供室內(nèi)多少熱？(b) 如果用電暖爐，每消耗 1 焦耳的電也只能提供室內(nèi) 1 焦耳的熱，那麼熱幫浦所能提供超

19、過(guò)1焦耳以外的熱是由何處得到的？(c) 當(dāng)此熱幫浦被當(dāng)成冷氣機(jī)使用時(shí)，其性能係數(shù)為多少？,,13.6,,,,解答：(a) 對(duì)熱幫浦而言，當(dāng) W = 1，QH = 2.5 W，故每輸入 1 焦耳的電能作功時(shí)，室內(nèi)得到 2.5 焦耳的熱。(b) 該 2.5 焦耳的熱來(lái)自於 1 焦耳的功以及 1.5 焦耳室外的熱。電暖爐則只能將 1 焦耳的電能轉(zhuǎn)換成 1 焦耳的熱。(c) 當(dāng)熱幫浦被當(dāng)成冷氣機(jī)使用時(shí)，,13.7 可逆的熱機(jī)與熱幫浦,

20、可逆的熱機(jī) (或熱幫浦) 不會(huì)發(fā)生不可逆過(guò)程。為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，我們假定高溫及低溫?zé)釒?kù)是足夠大到使其溫度不發(fā)生改變。如果將可逆的熱機(jī)與熱幫浦 (兩者的運(yùn)作模式相反) 連接在相同的兩熱庫(kù)之間，則不會(huì)有淨(jìng)熱能移轉(zhuǎn)。但是如果熱機(jī)與熱幫浦是不可逆的，則熱能將會(huì)從高溫?zé)釒?kù)移轉(zhuǎn)至低溫?zé)釒?kù)。在特定的高溫及低溫?zé)釒?kù)間運(yùn)轉(zhuǎn)的可逆熱機(jī)的效率，與熱庫(kù)的溫度有關(guān)。,圖13.13　和熱機(jī)相連結(jié)的熱幫浦,高溫?zé)釒?kù),低溫?zé)釒?kù),,熱幫浦,,,熱機(jī),相同的高、低溫?zé)釒?kù)下運(yùn)轉(zhuǎn)

21、的可逆熱機(jī)之效率均相同，故其效率必然與其熱庫(kù)的溫度 ( 高溫的為，低溫的為) 有關(guān):,(13-18),可逆熱機(jī)的排出熱 和其所須的輸入熱 之關(guān)係為：,(13-19),熱機(jī)與熱幫浦,汽車引擎的效率一輛汽車引擎內(nèi)部燃燒溫度最高可達(dá)到 3000 ℃，而其廢氣離開(kāi)汽缸時(shí)之溫度為 1000 ℃。(a) 求出在此二溫度下運(yùn)轉(zhuǎn)的可逆引擎之效率；(b) 如果排出的廢氣溫度可降至和外界空氣相同，也就是 20 ℃，那麼此可逆引擎的

22、效率為多少？,,13.7,,,,,,解答：(a) 所有溫度須先改為凱氏 (絕對(duì)) 溫度，然後，因此，在此二溫度下運(yùn)轉(zhuǎn)的引擎效率為：(b) 高溫?zé)釒?kù)的溫度不變，仍是 3273 K，而低溫?zé)釒?kù)的溫度是：如此，引擎的效率會(huì)昇高為：,燃燒煤的發(fā)電廠一座燃煤的發(fā)電廠以 706 ℃ 的溫度在燃燒煤，而產(chǎn)生的廢熱則被排入河中。河水的溫度是 19 ℃ ，那麼一座發(fā)電量為 125 MW 的電廠產(chǎn)生的熱污染 (排入河中的熱) 最低值為多

23、少？,,13.8,,,,,,解答：先求熱庫(kù)的絕對(duì)溫度：那麼可逆熱機(jī)的效率為：效率的定義為：能量守恆的定律為：求出 QC 為：,所以排出熱的 ( 時(shí)間 ) 率為：,熱力學(xué)第二定律,克勞休士 的陳述 : 熱絕不會(huì)由較冷的物體自動(dòng)的流向較熱的物體。,第二定律的另一種說(shuō)法是:沒(méi)有一臺(tái)冷凍機(jī)或熱幫浦的e值能夠?yàn)榱恪?e值為冷凍機(jī)的效率不良度),凱爾文的陳述: 沒(méi)有一臺(tái)熱機(jī)的效率能達(dá)100%。,熵的陳述法:宇宙的熵不會(huì)減少。,13

24、.9 熵,熵是系統(tǒng)亂度的測(cè)量。在定溫下因?yàn)闊岬囊迫攵斐上到y(tǒng)熵的變化等於移入的熱除以溫度。熵是沒(méi)有一個(gè)特定的值，只有其變化量才有物理意義。熱力學(xué)第二定律的另一種表示法是宇宙間的熵絕對(duì)不會(huì)降低 (系統(tǒng)的熵可能降低，但是在系統(tǒng)外熵的增加量則會(huì)相同或更大) 。,熵(entropy),系統(tǒng)的熵S變化定義為:,(15-20),宇宙的熵增加的過(guò)程是“不可逆的”的,(13-21),熵是系統(tǒng)的一種狀態(tài)函數(shù)(如內(nèi)能、溫度...),熱力學(xué)第二定律 (熵的陳

25、述法):,,如果在兩個(gè)系統(tǒng)之間有少量的熱流產(chǎn)生，則總熵的變化為但是因?yàn)?, 所以因此得到,熵不能像能量一樣是守恆的，宇宙的熵總是不斷的增加，如果要將某個(gè)系統(tǒng)的熵減少，必然要付出使其環(huán)境的熵增加至少等量(通常會(huì)更多)的代價(jià)。,,,系統(tǒng),環(huán)境,Entropy→ 能趨疲宇宙能量是守恆的，宇宙的熵是不守恆的。Something has changed, even though the total energy has

26、 not. What has changed is the availability(可利用性 ) of the energy available to do work. An increase in entropy means a decrease in energy availability to do work, not a decrease in the total energy.,The heat death of the u

27、niverse may happen in billions of years.,The entropy and disorder of the universe increase as hot bodies cool and cold bodies warm. If the entropy principle is true throughout the universe, we can envision some the in th

28、e far distant furture when everything in the universe will have reached a uniform temperature. No heat could flow, no work could be done, and no change in energy or motion could take place. The possible occurrence is oft

29、en called the heat death of the universe.,EX1. 的銅塊被置入於 的熱水中，最先由水中流入銅的1.0 J熱量所造成的 (a) 銅塊的熵變化 (b) 水的熵變化；(c) 宇宙的熵變化。忽略此熱所造成銅或水的溫度變化。,,解答：,EX2. 的鐵塊被置於的 熱水中。最初10秒內(nèi)有10.0 kcal的

30、熱傳。水和鐵的溫度變化可忽略。計(jì)算在此時(shí)間系統(tǒng)的熵改變量。,氣體自由膨脹造成的熵改變假設(shè) 1 莫耳理想氣體能自由膨脹進(jìn)入一個(gè)真空室中，體積成為原先的 2 倍 ( 圖15.15)。此氣體並未做任何的功，因?yàn)闅怏w沒(méi)有推動(dòng)任何物體。同時(shí)也沒(méi)有熱進(jìn)入或由氣體中流出。氣體的熵改變量為多少？,,13.10,圖13.15　兩個(gè)以閥相連的腔室一個(gè)充滿氣體，另一則為真空，當(dāng)閥被打開(kāi)時(shí)，氣體膨脹，充滿兩個(gè)腔室,,,關(guān)閉的閥,真 空,對(duì)策：在自由膨脹

31、中，雖然沒(méi)有熱流發(fā)生，但不代表熵就不變。因?yàn)殪厥菭顟B(tài)函數(shù)，ΔS 只和初始與最終狀態(tài)有關(guān)而和過(guò)程無(wú)關(guān)，所以我們可採(cǎi)用任何一種熱力過(guò)程。因?yàn)闅怏w的內(nèi)能在膨脹前後並未改變。所以氣體溫度沒(méi)有改變，因此我們可使用等溫膨脹來(lái)求出熵的變化。,解答：假想氣體在氣缸中，上有活塞。氣體膨脹時(shí)會(huì)推動(dòng)活塞作功。在等溫膨脹中，流入氣體的熱和氣體所作的功相同，因?yàn)闅怏w的溫度沒(méi)變。,,,,因此，由15.2 節(jié)知道等溫膨脹所作的功為：因?yàn)轶w積膨脹為 2 倍，

32、所以 Vf /Vi = 2此等量的功即為流入的熱，熵的改變量成為：,可使用能,如果能量是守恆的，為何我們要擔(dān)憂使用了多少？答案是有些能量的形式比其他能量形式要有用，熱能只有在有溫度差時(shí)方有用。,圖13.17　巨狀態(tài)的數(shù)目和n/N的關(guān)係，其中n為正面的數(shù)目，而N代表總共的銅板數(shù)目。,13.11 熱力學(xué)第三定律,熱力學(xué)第三定律是沒(méi)有任何系統(tǒng)可以降溫至絕對(duì)零度 (因?yàn)闆](méi)有辦法將最後一些的熱能移走) 。,冷凍機(jī)每運(yùn)轉(zhuǎn)一次循環(huán)所須最少的功為：

33、,熱力學(xué)第三定律,(13-24),史特林引擎,史特林引擎,1816 年蘇格蘭牧師羅伯特史特林(Stirling )，申請(qǐng)了現(xiàn)今稱為史特林引擎的一種外燃機(jī)專利。有別於以水蒸汽作為工作流體的蒸汽機(jī)，當(dāng)時(shí)的史特林引擎以空氣作為工作流體，所以也稱為熱空氣引擎(hot air engine)。,史特林 熱空氣引擎,史特林引擎的工作原理,A1 氣體的特性如圖1 把橡皮綁在容器口上，我們能容易瞭解到受熱時(shí)橡皮會(huì)膨脹(圖2)，冷卻時(shí)橡皮會(huì)縮收(圖3)

34、,史特林引擎的工作原理,,,,,,,,,,,,,A2 移氣器如果我們放入一個(gè)移氣器(Displacer)到容器內(nèi)(圖4)，而這個(gè)移氣器的直徑比容器的內(nèi)徑小一些，當(dāng)移氣器自由上下移動(dòng)時(shí)，即可以把容器內(nèi)的氣體擠下或擠上。由此可知移氣器的功用主要在於移動(dòng)氣體，使氣體在冷熱兩端之間來(lái)回流動(dòng)。,,A3 曲柄機(jī)構(gòu) 要讓移氣器上下移動(dòng)，只要將移氣器與一曲軸連結(jié)(圖6) 。當(dāng)曲軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，移氣器就會(huì)被帶上及帶下。將移氣器與曲軸連結(jié)完畢之後，在容器底

35、端加熱上端冷卻，只要用手轉(zhuǎn)動(dòng)曲軸，使得移氣器移上及移下，此時(shí)橡皮便會(huì)重複膨脹及收縮(圖7)。,,,,A4 動(dòng)力活塞 橡皮的膨脹及收縮運(yùn)動(dòng)，可以轉(zhuǎn)換為動(dòng)力輸出，此時(shí)，橡皮的作用即如同一動(dòng)力活塞。我們可以另加一根連桿接到上述的曲軸上，便可將橡皮的膨脹及收縮運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。連接到移氣器的曲軸部位與連接到動(dòng)力活塞的曲軸部位必須呈固定的角度差，一般是90度(圖8,9)。橡皮的膨脹及縮收所產(chǎn)生的曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)提供了移氣器上下移動(dòng)的力量，

36、多餘的力量則可以輸出。,,,,A5 飛輪 如果只有上述的零件，引擎還是不能運(yùn)轉(zhuǎn)。因?yàn)槔孟鹌さ呐蛎浕蚴湛s (圖8,9)，並無(wú)法讓曲軸旋轉(zhuǎn)一整圈。因此，必須加上一個(gè)有旋轉(zhuǎn)慣性的設(shè)備，即“飛輪”，才能達(dá)成連續(xù)的運(yùn)轉(zhuǎn)。,進(jìn)階篇,單活塞引擎的循環(huán),雙活塞Stirling Engine,2008 日本埼玉大學(xué)熱空氣車競(jìng)賽,,Stirling Engine Car,萬(wàn)能科大光電系成功研發(fā)出載人的史特林引擎車,2007年首度成功載人的「婆娑號(hào)」史特

37、林引擎車，採(cǎi)用白楊木製成，車身長(zhǎng) 1.7公尺、輪距1.3公尺，全車重量40公斤，透過(guò)一般瓦斯罐的熱能力量，能夠成功乘載47公斤重的乘客，而且還可以緩緩前進(jìn)數(shù)十公尺。,Solar Stirling Engine Generator,Solar Stirling Engine Generator,德國(guó)紙做的Stirling Engine,手工製造的史特林引擎,製作史特林引擎,史特林引擎套件,土製史特林引擎,1. Can engine kit