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Stirlingmotor - eine Bauanleitung

Ein Stirlingmotor, auch Heißluftmotor genannt, ist eine relativ einfach aufgebaute Wärmekraftmaschine, bei der mechanische Energie aus einem heißen Gas erzeugt wird. Die Bauanleitung für ein Modell benötigt allerdings etwas Geschick.

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Dieser Heißluftmotor arbeitet mit einer Flamme.
Dieser Heißluftmotor arbeitet mit einer Flamme. © R. B. / Pixelio

Was Sie benötigen:

  • Reagenzglas
  • Spritze aus Glas
  • Kügelchen, die sich im Reagenzglas bewegen können, aus Glas
  • Verschlusskappe für Reagenzglas
  • Metallröhrchen
  • Gummischlauch, flexibel
  • kleiner Radiergummi
  • Einmachgummi
  • Gummiband
  • Teppichklebeband (doppelseitig)
  • Bodenplatte
  • senkrechte Stützen
  • Querverstrebung
  • Kerze

Stirlingmotor - so funktioniert er

Der Stirlingmotor wird auch als Heißluftmotor bezeichnet, da er mit einem erhitzten Gas arbeitet, aus der er seine Energie (genauer: mechanische Bewegungsenergie) zieht.

  1. Dabei wird ein Gas, zum Beispiel Luft, aber auch Helium, von einer äußeren Wärmequelle (Kerze, Flamme, Sonne) erhitzt.
  2. Das heiße Gas dehnt sich aus, verrichtet dabei mechanische Arbeit und wird an einer anderen Stelle wieder abgekühlt (Wasser, Umluft).
  3. Geschieht dieser Vorgang abwechselnd, entsteht ein Kreisprozess, und die Maschine liefert Energie.

Gerade dieser Sachverhalt macht den Stirlingmotor für Entwicklungsländer mit hoher Sonnenscheindauer so interessant.

Bauanleitung für einen Modell-Stirlingmotor

Der Stirlingmotor, den Sie als Modell nach dieser Bauanleitung herstellen können, arbeitet, indem das Reagenzglas auf der einen Seite erwärmt wird (Wärmequelle) und auf der anderen Seite abgekühlt (Umluft). Kleine Kugeln verrichten anschaulich Arbeit.

  1. Zunächst müssen Sie das Gerüst für Ihren Stirlingmotor bauen. Sie können dafür entweder gesägte Holzteile, aber auch Bauteile aus Baukästen wie Fischer oder Lego verwenden.
  2. Befestigen Sie dazu zwei Stützen (15 - 20 cm Höhe) mittig und beidseitig auf einer Bodenplatte.
  3. Montieren Sie nun eine Querverstrebung etwa auf halber Höhe zwischen den beiden Stützen. 
  4. Spannen Sie um die beiden Stützen den Gummi und nutzen Sie es als Auflagefläche für die Spritze, die dort mit dem Klebeband befestigt wird. 
  5. Füllen Sie die Kugeln in das Reagenzglas und verschließen Sie dieses mit der Kappe.
  6. Verbinden Sie das Reagenzglas mit der befestigten Spritze. Verwenden Sie für den Übergang den Gummischlauch.
  7. Verdrehen Sie nun den Gummi und schieben Sie das Reagenzglas hindurch. Fixieren Sie den Aufbau mit Klebeband.
  8. Zünden Sie die Kerze oder Flamme unter dem Reagenzglas an.
  9. Durch die sich entwickelnde Wärme dehnt sich die Luft aus, die Kugeln geraten in Bewegung und das nach dieser Bauanleitung gebaute Modell eines Stirlingmotors beginnt mit seiner "Arbeit". 

Professionelle Stirlingmotoren arbeiten natürlich effizienter durch Wasserkühlung und Isolierung sowie durch eine wirkungsvolle Wärmequelle (siehe Abbildung) und können eine gewisse Ähnlichkeit mit einer Dampfmaschine haben. In Bewegung gerät dann ein Kolben, mit dem man andere Maschinen antreiben kann.

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