Modell eines thermodynamischen Heißluftmotors im Stirling-Zyklus
Konstruieren Sie ein Tischmodell eines Stirling-Heißluftmotors mit geschlossenem Kreislauf unter Verwendung einer Getränkedose, eines Verdrängers aus Stahlwolle und einer Ballonmem...
Benötigte Materialien
- • Leere Getränkedose aus Aluminium (2 Einheiten)
- • Mittleres Stahlwollpad (1 Einheit)
- • Schwerer Latexballon (1 Einheit)
- • Kleiderbügel aus Stahldraht (1 Einheit)
- • Heißklebepistole und Spitzzange (1 Satz)
- • Tasse mit dampfend heißem Wasser oder Teelicht (1 Einheit)
Tipps für Eltern
- → Der Verdrängerzylinder im Inneren besteht aus Stahlwolle; Es bewegt Luft zwischen der heißen Unterseite und der kalten Oberseite hin und her, ohne abzudichten.
- → Eine flexible Ballonmembran fungiert als Kraftkolben und biegt sich nach außen, wenn sich die Luft durch Hitze ausdehnt, und nach innen, wenn sie abgekühlt wird.
- → Verbinden Sie den Verdränger und den Antriebskolben um 90 Grad phasenversetzt mit einer Kurbelwelle aus gebogenem Draht, um eine kontinuierliche zyklische Rotation aufrechtzuerhalten.
Sicherheitshinweise
Beim Betrieb mit heißem Wasser oder kleinen Kerzen und beim Drahtschneiden ist die Aufsicht eines Erwachsenen erforderlich.
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Schritt-für-Schritt-Anleitung
Schritt 1
Schneiden Sie den Deckel einer Aluminium-Getränkedose auf und formen Sie ein zylindrisches Stahlwollepad, das als locker sitzender interner Luftverdränger dient.
⏱️ ~15 Min.Schritt 2
Spannen Sie eine flexible Latex-Ballonmembran über die obere Kammer, um als pneumatischer Kraftkolben zu fungieren.
⏱️ ~10 Min.Schritt 3
Biegen Sie einen Kleiderbügel aus Draht in eine Dual-Throw-Kurbelwelle mit einem 90-Grad-Winkelversatz zwischen den Verdränger- und Kolbenverbindungen.
⏱️ ~20 Min.Schritt 4
Stellen Sie den Sockel des Motors über einen Becher mit heißem Wasser, lassen Sie das Schwungrad leicht anlaufen und beobachten Sie, wie der Wärmeausdehnungszyklus abläuft.
⏱️ ~15 Min.