玻璃制的透明斯特林引擎作為教具，固然可以寓教於樂，令學生印象深刻，但如果能進一步利用斯特林引擎作為動力，製作相關的動力機械，例如，裝配一輛汽車模型（注一），或驅動發電機發電，並以此電力驅動小功率電器，除了完整介紹引擎之原理、構造和用途，更能演示熱學原理、能量守恆原理、發電機負載原理，使斯特林引擎教具不但在高中、大學之物理學教學有用，也能應用在技職課程之教學和科普教育。
本文介紹這一部雙缸水平並卧透明試管引擎發電設備，由兩具特別設計的斯特林引擎（注二）組合而成，其內部構造和運轉情形一目瞭然。儘管乍見其外觀（圖一），構造似乎有些複雜，裝配過程好像頗棘手，但其獨特的設計已降低了精度的要求，不難成功自制，正適合有興趣的讀者大顯身手。
圖一：試管引擎的實物照片，攝於2004年4月14日。
1.外徑1.85cm、內徑1.7cm的試管二個，外徑1.63cm，內徑1.45cm的試管二個（化學實驗室或玻璃儀器行一定有，價格各約二、三十元台幣）；
2.粗約0.4mm（0.016號）的吉他鋼弦（樂器行有售，35元一條）；
3.長約16cm，橫截面2×3mm2的鋁杆二支；
4.玻璃毛細管（外徑5.8mm，內徑0.45mm，學校實驗室找得到）；
5.直徑1.5mm，長10cm的鋼棒兩根（就是尚未攻牙的鑽頭，鑽頭工廠有賣）；
6.內徑1.3cm，長約7cm的玻璃管二個；
7.內徑8mm的玻璃管；
8.內徑2.2mm，長約20cm的橡皮管；
9.內徑15mm，長約20cm的鋁棒一根；
10.直徑20mm，長約20cm的pE棒（以上五項，台北市太原路都找得到）；
11.白楊木條若干（五金行有售）。
1.直徑0.3mm的漆包線80m；
2.直徑3cm，厚6mm的銣鐵硼稀土磁鐵（俗稱強力磁鐵）兩塊。
3.雙面膠。
小型車牀和鑽牀、鑽石輪鋸（五金工具行有售，售價僅台幣數百元）；美工刀、砂紙；AB膠、熱熔膠等。
注：原文為繁體，本站發佈時未轉譯，但為方便讀者閲讀，直接將繁體轉為簡體。
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圖一為本車的全貌，雙缸水平並卧，以95度藥用酒精為燃料。利用具有彈性的吉他琴鋼弦，經內徑很細（約0.4mm）的玻璃毛細管伸入試管制成的温差氣室中，牽移其中以較小試管制成的移氣胴體，藉着空氣的黏滯性達到很好的氣密效果。汽缸為內徑1.3cm，長7cm的玻璃管，活塞以鋁棒車制；吉他鋼弦連接白楊木製移氣連桿的部位，又受一內徑8mm的玻璃管侷限，俾能確保高轉速時引擎之正常運轉。裝配時，車體大致可分為五大部分：（一）鋁製活塞和玻璃管構成的汽缸；（二）套合大小兩試管構成的温差氣室；（三）曲軸和軸承組件；（四）發電機；（五）發光二極管負載。
首先，用白楊木製成H型支架，支架上方有兩pE棒車成的軸承，兩塊直徑3cm，厚6mm的銣鐵硼稀土磁鐵，夾在直徑1.5mm，長10cm的鋼棒中段，此稀土磁鐵兼有發電機轉子和飛輪的功能，鋼棒作為轉軸置於軸承中，轉軸兩端分別裝上由白楊木製成的曲柄，兩曲柄的相對角度可以隨意，把另一根直徑1.5mm的鋼棒鋸成兩截，各長2.5cm，作為曲軸，曲軸裝在曲柄上。整個H型支架安裝在木板底座上（圖二）。
圖二：白楊木製成H型支架，支架上方有兩pE棒車成的軸承，轉軸兩端分別裝有白楊木製成的曲柄和鋼棒曲軸。
選用兩支內徑1.3cm，長約7.0cm的玻璃圓管，作為汽缸。再將直徑約1.5cm的鋁棒，車成恰可在汽缸中滑動的活塞，活塞長2.5至4.0cm。用鑽頭將此活塞中心掏出一個直徑約0.9cm的圓穴，使此活塞成為圓柱形杯狀物（圖三）。
圖三：鋁製活塞、玻璃汽缸和鋁製動力連桿的特寫鏡頭，活塞和動力連桿以習用方式連接。
在圓穴中塞入一支pE製成的小圓管，此小圓管橫向穿有一小截直徑1.0mm的鋼棒，作為活塞插銷，將其穿過鋁製動力連桿一端的小孔。動力連桿長約8cm，橫截面2×3mm2，被充分鏤空，一方面保留其強度和剛性，另一方面減輕其重量，動力連桿另一端的小孔套在曲軸上。兩個汽缸下方都以適當大小的pE棒製成的杯狀物塞住，此pE杯狀物杯口朝向汽缸，側面鑽一小孔恰容內徑2.2mm的橡皮管塞入，兩個汽缸都位於轉軸兩端之曲柄下方，用AB膠垂直黏在木板底座上（圖四）。
圖四：兩個汽缸都位於轉軸兩端曲柄下方，用AB膠垂直黏在木板底座上。
其次，取內徑1.7cm和外徑1.63cm的試管各一個，將較小試管的長度裁短成12cm，並將管口以pE棒車成的塞子塞住。此塞子中心鑽一小孔，小孔中插入吉他鋼弦，以這個較小的試管作為移氣胴體。被鋸成長14.2cm的較大試管作為温差氣室，將移氣胴體置於其中，較大試管管口也用pE棒製成的塞子塞住，但此塞子中心鑽一恰容玻璃毛細管（外徑5.8mm，內徑0.4mm）的孔，將玻璃毛細管塞入，自然密封其間隙。同時另外鑽一恰容內徑2.2mm的橡皮管塞入的小孔，將內徑2.2mm，適當長度的橡皮管，分別塞入該小孔和汽缸底部杯狀物的小孔，以連通汽缸和温差氣室。玻璃毛細管再套上一截內徑8mm的玻璃管，牽動小試管的吉他鋼弦由玻璃毛細管穿出，並以AB膠將吉他鋼弦與白楊木製長20cm的移氣連桿牢牢黏好。白楊木製移氣連桿與吉他鋼弦連接處製成膨大的金針菇形，此金針菇頭的部分侷限在內徑8mm的玻璃管中往復運動（圖五），白楊木製移氣連桿另一端有一小孔套在曲軸上。兩温差氣室完成後，分別以適當高度的支架水平安裝妥當。
圖五：白楊木製移氣連桿與吉他鋼弦連接處製成膨大的金針菇形，此金針菇頭的部分侷限在內徑8mm的玻璃管中往復運動。
再則，將漆包線纏繞在直徑4cm的圓柱體，漆包線再覆上一層雙面膠，雙面膠上再纏繞一層漆包線，即以一層雙面膠一層漆包線的方式纏繞約三百匝，之後把直徑4cm的圓柱體取出，即製成線圈，並以熱熔膠黏在儘可能靠近稀土磁鐵的地方，使稀土磁鐵轉動時線圈的磁通量變化愈大愈好。最後，線圈連接發光二極管，即大功告成（圖六）。
圖六：發電機線圈和發光二極管特寫。
以酒精燈火焰直接加熱試管底部約30秒，試管被燒燙之後，試管內壁會達到適當温度，用手推動磁鐵，引擎啟動，至高速時打開發電機開關，發電機發電後可點亮發光二極管（圖七）。
圖七、引擎運轉，驅動發電機發電，電力供給發光二極管發光。
此引擎設備具有兩項特點：(1)引擎為雙缸，功率較大；(2)以簡易發電機發電，成功驅動小功率電器。當然，此原型機仍有改進空間，例如：(a)為降低成本，此原型機使用極廉價的試管，高速運轉時有震破之虞。若要長時間運轉，宜再縮小試管尺寸，減輕其重量，以降低各種運動狀況時之受力，或選用較堅韌的試管。(b)此原型機高速運轉時，雖力量不小，但可加裝散熱裝置和飛輪，使引擎運轉更為順利。(c)因為引擎最佳功率輸出發生在高轉速時（引擎空轉時轉速可高800rpm），發電機負載的大小可更進一步最佳化。
註釋：
1.參見2003年7月號科學月刊（403期），590-593頁“透明引擎敞篷跑車”。
2.每具斯特林引擎之原始構造圖，參見周鑑恆，輕鬆學物理的第一本書——31個有趣的物理實驗，第二章，如何出版社有限公司，2005年3月。
責編：劉麗
（原載：《科學教育月刊》，第287期）
