スターリングエンジン

Monaghan2006-01-12

学研の「大人の科学」という雑誌の付録。K大学のmoriさんが「買った」と書いているのを読んで,「ふーん」と思っていたのだけれど,阪大の生協で雑誌を見て衝動買い。昼休みを利用して早速組み立ててみたのです。上の鉄板と下の鉄板に温度差を与えてやると,くるくると回るスターリングエンジンという奴です。熱力学の教科書に出てくる「カルノーサイクル」と直感的に近いので,いい教材だなと思う。原理的には,気化熱で動く「水飲み鳥」とあんまり変わらないけれど,やっぱり回転する動力を取り出している所がすごい。

PowerBookの左手をのせる所の下にはハードディスクが配置されていて,長時間重い処理をさせると,とても熱くなる。写真は変数が5000個ある線形の連立方程式を,パソコンに計算させ,それによって生じる熱と室温との温度差で,エンジンが回っている所。

雑誌には「なぜに回るか?」の図解があって,解りやすい*1。実際に僕の体温を使って手のひらの上でまわしてみるとワンサイクルは1秒くらい。熱の交換と空気の膨張収縮がそんなに素早く起こっているというのは,にわかには信じがたい(実際に目の前で回るから,信じざるを得ないけれども・・・)。

フライホイールの慣性モーメントや,その他の物を一定にしたとき,回転速度(トルク)と温度差の関係はどうやって決まるのだろう?
解る方,教えてください。