My little place

（上上上禮拜）
今天的物理專題課，請到了科博館來的葉博士，為我們主持「史特林引擎（初級版）」。

一開始，當然是先來一場演講，為大家講解史特林引擎的原理以及簡史，這場演講頗精彩，應該沒人打瞌睡吧！基本上，史特林引擎就是使用熱力學的原理，來進行驅動的裝置！葉博士第一個問題，就是問大家「何謂『引擎』？」，現場的同學回答，所謂引擎，就是一種「熱機」，輸進熱，然後輸出功，算是標準答案。至於原理，我來講可能講不清楚又講錯，不如我在下面這個網址的部落格中，找到很多有用的資料，建議大家去看看吧！

http://tw.myblog.yahoo.com/jw!38.gq_GFHRT.YwEw_4YGB5QSPA--/

當然，博士也說，不同方向的連桿可以往不同的方向作功。史特林引擎，分為α、β、r三型，α型就是二個活塞，且有各自的氣缸，是目前功率較大的型；至於β型，則是活塞和移氣胴體在同一氣缸，若要開發交通工具是最理想的類型；至於r型，跟β型有點像，主要差在r型的活塞和移氣胴體，各有獨立的氣缸，是最低溫便可以起動的的類型。無論是哪種類型，其實都很難從不動由加熱直接起動，因為要克服最大靜摩擦力。說道為何要用氣體做為媒介，由於氣體膨脹率大，能量密度比水小很多，故比較適合。水溫如果超過攝氏50度，就會覺得很燙！史特林引擎的發明，是由於工業革命時，蒸汽機等機器修理時很容易就燙傷或燙死人，使教會中頻頻辦喪事，或有人面臨經濟的困難，所以好心腸的史特林就於心不忍，想幫助他們，當他在看到鍋蓋時，發現裡面空氣一直從裡面跑出來，便終於聯想發明了「史特林引擎」了。話說還有一種Free-Piston，沒連槓的引擎，仍可以動力輸出，是某位聰明的高中生想出來的，他老師拿去發了大財，真是令人不勝欷噓！史特林有可以做冷機，冷卻效率非常好，15分鐘就可以降至一百多K。

    後來，就是助教交我們做簡易的史特林引擎。大概就是把他們裝起來就對了！

瞧！就是這些廢木頭啦！↑

製作過程精彩實錄！會動耶！太棒了！↑

圖片會說話，我也不多廢話了。

最後，各組別各派一組引擎出來比賽，哪一組的引擎能在火熄滅後撑的最久。沒想到，本組本來勉強可動的引擎一上場就不動了，哈哈！真是太悲哀了！以上的照片，其實是後來重做時拍的。

最後，老師要我們檢討會不會動，動得好不好的變因。本組結論大致有：

1.橡皮筋與試管的摩擦力=>試管的摩擦力會影響彈珠的滾動

橡皮筋的摩擦力會引響試管的擺動

2.彈珠的個數與大小

目前班上有人實驗出，不一定要4顆彈珠，2顆可以成功

3.管子相連結的地方可能有漏氣的問題

針筒與橡皮管如果沒有確實調整好，可能產生漏氣問題

軟木塞與橡皮管沒有用鐵絲確實綁好，也會有漏氣的問題

4.針筒摩擦力

由於試管擺動時，針筒會被拉動與壓縮，此時針筒若摩擦力過大，也會造成引響

5.橡皮管綁在試管的位置

橡皮筋所在的位置，會引響試管在啟動時的角度

6.試管與水平線的夾角

這項變因是由橡皮筋所綁的位置來決定的

7.溫度的控制

溫度差，是史特林引擎最大的變因，也是史特林引擎概念的核心。

8.針筒內空氣量

初始狀態下，針筒內空氣量的多寡，也是變因之ㄧ

（本部分由蕭仲皓幫忙記錄整理，感謝～！）

A.     將A膠與B膠以一比一的比例混合、調勻，形成白稠狀的AB膠。每次AB膠用罄時，便重複此一步驟。

B.     找出圓形珍珠板以及上下兩片厚紙板的圓心，將L形狀的鐵絲穿過三片材料的圓心，上下兩片厚紙板夾住中間的珍珠板，先將珍珠板與下面的厚紙板黏合，接著用上珍珠板微調，使鐵絲與珍珠板達到垂直，旋轉時不會上下搖晃，然後黏合。此一被厚紙板夾住的珍珠板即為移氣胴體。

C.     接著是下面鐵板的封裝。將下面鐵板蓋住、扣緊之後，用AB膠在鐵板與塑膠盒的接合處慢慢推進，將縫隙封住，使之成為密閉空間。

D.     將毛細管以AB膠黏在上層鐵板的中央洞上，並將移氣胴體的鐵絲由鐵板經毛細孔穿過，注意鐵絲穿過AB膠未乾時不要隨意轉動毛細管，以免AB膠滲入黏住鐵絲。同樣將縫隙以AB膠密封之。

E.      再來是上面許多奇怪板子、轉軸的組裝…太複雜了，懶得寫，反正只要東西留著，要做看著做就好了。總之，就是該固定的地方以AB膠固定之，轉盤的軸與接鐵絲的軸要成垂直，製造出90度的相位差就對了！

F.      將塑膠纖維自直徑縱切頗為兩半，一半穿過活塞，將活塞黏住，將塑膠管黏在旁邊的洞上，一樣以AB膠密封。接著可以活塞放進塑膠管中，以其降落的速率判斷氣密的好壞。速率慢則氣密佳；速率快的話，氣密可能得在做一遍。

G.     最後是上面所有關節的大亂鬥雜燴拼拼圖，非常需要藝術天分：注意關節間的距離，板子、鐵絲長短的控制，軸對準在連心線上，CD片放置的位置等等。要是這部分能做得妙、做得巧的話，會動應該就不是難事的吧！

以下圖片，感謝組員熱情贊助！！

B圖：哈哈！沒垂直！                      C圖：氣密要注意阿！

D圖：鐵板會反光耶～                     E圖：奇奇怪怪的機車元件

F圖：活塞還沒放進去                     G圖：大功告成！

        這一次專論課，動手做比較多。就我個人的感覺，我會比較喜歡上禮拜的專論課，有有趣的操作，也有易懂卻學得到東西的上課，還有輕鬆的氣氛。

這次做進階版γ型的史特林引擎，剛開始還蠻順利的，我以為應該做得成功，沒想到關鍵在後面：那些東西的位置要是固定不好的話，一切就玩完了，所以我就玩完了。雖然最後的成品不會動，我仍然很開心，我覺得這東西能自己調整很多地方，有很多發揮創意的空間，是很不錯的經驗。據說有人不照指示將東西隨便亂擺，最後竟然會動，真是太神了！可見只要原理符合，就算隨便亂動也沒關係。

不過，我覺得這次材料有點粗糙，像鐵絲與塑膠板用膠帶來黏，實在就不怎麼高明，考驗手藝吧！其他地方也是，應該有些更高明的的方法可選擇，而不用那些拙劣的手段。

無論如何，兩堂史特林專論下來，我都學到了很多東西，對史特林引擎、內燃機或是熱力學的概念，都有了更進一步的認識，應該算是很有收穫的兩節課吧！