前面我们讲到了摩擦力做功产生热,热也是一种能量,在一定条件下可以转化为机械能。斯特林发动机就是这样的一个装置。
两台斯特林发动机都到货了。和内燃机不同,它是一种封闭循环活塞式热机,使用的是外部热源或冷源,是牧师斯特林在1816年发明的。我们先来看看它是什么样子的:

第一张的斯特林发动机只有一个动力活塞,位移片是靠磁力带动的,比下面的斯特林发动机少了一个摩擦部件,飞轮的轴安装在一个轴承上,这样接触摩擦很小。实际使用发现它比较难于启动,但是一旦启动,转速比较快,持续的时间也较长。

第二张是古式的,特点是大飞轮,双活塞一个是动力活塞,另一个是被动活塞用来调整位移片把空气在冷端和热端调整。活塞运动位置差异控制得好,热机的效率可以接近卡诺热机的理想效率。所以这个发动机比较容易启动。缺点是运动部件摩擦太大,现在已经吱吱作响了。我不得不买了石墨粉来润滑。
我们的两台斯特林发动机在演示时是靠下方的热水杯驱动的。实际上只要气室上下有温差,发动机就会运转。而且不一定要下面热上面冷。下面冷上面热也可以的。我们在底下放了一个冰块,第二个古式斯特林发动机也转动了,第一个则比较挑剔,转不起来。
这是哥哥和阿妹给我们演示的视频。
大家注意到没有,我们的玻璃活塞是毛玻璃做的,斯特林发动机要求最小化机件的摩擦力,为什么用毛玻璃而不是平滑玻璃呢?因为两边都是平滑玻璃的话接触面太大,会有分子间吸引力作用,反而增大摩擦力,这个前天讲过了。一边的毛玻璃的会俘获空气,形成了空气薄膜。更高级的斯特林发动机可以用手掌加热驱动,它们要用石墨来代替玻璃来做活塞,使得摩擦力更小。
斯特林发动机的最大特点是可以使用任何热源,不一定需要像内燃机那样燃烧燃料(实际上是爆炸)。所以它可以很清洁,很安静。
