et stempel er en bevægelig skive indesluttet i en cylinder, der er lavet gastæt af stempelringe. Disken bevæger sig inde i cylinderen, når en væske eller gas inde i cylinderen udvides og sammentrækkes. Et stempel hjælper med at omdanne varmeenergi til mekanisk arbejde og omvendt. På grund af dette er stempler en nøglekomponent i varmemotorer. Stempler arbejder ved at overføre kraftudgangen fra en ekspanderende gas i cylinderen til en krumtapaksel, som giver rotationsmoment til et svinghjul. Et sådant system er kendt som en frem-og tilbagegående motor.
et stempel skal følge en cyklisk proces for at det kontinuerligt kan konvertere varmeenergi til arbejde, og der er mange måder at gennemføre denne cyklus på. For eksempel:
- ved at indtaste varme til gassen inde i cylinderen, vil gassen udvide øge volumenet i cylinderen og give nyttigt arbejde.
- ved at fjerne varme fra cylinderen vil gasens tryk falde, så det lettere kan komprimeres.
- ved at indtaste arbejde til stemplet, vil stemplet komprimere tilbage til sin oprindelige tilstand, klar til at udføre cyklussen igen.
denne cyklus kan visualiseres i figur 2 nedenfor.
disse trin kan udføres forskelligt, og processerne kan blive meget komplekse, men dette er et simpelt eksempel på, hvordan et stempel kan laves til at udføre nyttigt arbejde gennem tilførsel af varme. Det er kendt, at denne varme ikke kan omdannes fuldt ud til arbejde, ellers ville systemets entropi falde, hvilket er forbudt i termodynamikens anden lov.
- tilgængelig:http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/75/Piston_of_DAT_engine.jpg
- R. D. Knight, “varmemotorer og køleskabe” i fysik for forskere og ingeniører: en strategisk tilgang, 3.udgave. San Francisco, USA: Pearson Addison, 2008, ch.19, sek.2, S. 530
- tilpasset fra fysik til forskere og ingeniører af R. Knight
for yderligere læsning
- varmemotor
- Reciprocating engine
- arbejde
- første lov om termodynamik
- eller Udforsk en