Funktionsmodell Stirling-Motor D zur Demonstration der Umwandlung thermischer Energie in mechanische Energie

Funktionsmodell Stirling-Motor D, ideal für den Unterricht optimiertes Funktionsmodell bzw. Demonstrationsmodell eines Stirling-Motor nach Professor Wilke zur Demonstration der Umwandlung von thermischer Energie in mechanische Energie und der Arbeitsweise einer Wärmekraftmaschine und Untersuchung des Stirling’schen Kreisprozesses.

Insbesondere bei langsamer Drehung ist das Wechselspiel im Stirling-Motor zwischen Verdränger- und Arbeitskolben gut zu beobachten. Der Verdrängerkolben bewegt sich diskontinuierlich mit einer Verweilzeit während der Erwärmung und während der Abkühlung des Arbeitsmediums Luft. Dadurch wird der ideale Stirling’sche Kreisprozess besser ausgefahren als dies bei kontinuierlicher Kolbenbewegung der Fall wäre.

Zur Wärmezufuhr im Stirling-Motor kann wahlweise eine integrierte elektrische Heizplatte, ein Teelicht oder die gebündelte Wärmestrahlung der Sonne bzw. einer Lampe genutzt werden. Dabei hängt die Drehrichtung davon ab, ob die Wärmezufuhr von oben oder von unten erfolgt.

Zur Aufnahme von pV-Diagrammen kann die Druckmessung im Arbeitszylinder über eine Schlauchanschlussöffnung bewerkstelligt werden und die Volumenbestimmung durch Befestigen eines Fadens am Arbeitskolben zur Messung des Hubweges.

Technische Eigenschaften des Stirlingmotors als Funktionsmodell für den Physikunterricht:

• Heizspannung: 8–12 V, 1,5 A

• Gasvolumen: 330 cm³ – 345 cm³

• Schwungstange: 400 mm

• Abmessungen ohne Schwungstange: 260×185×330 mm³

• Masse: 2,2 kg

Themen, die mit dem Funktionsmodell eines Stirlingmotors im Physikunterricht bearbeitet werden können:

• Betrieb des Stirling-Motors als Wärmekraftmaschine

• Bestimmung der Leerlaufdrehzahl in Abhängigkeit von der Heizleistung.

• Aufzeichnung und Auswertung des pV-Diagramms