Postaw silnik na jakiejś płaskiej powierzchni (nie zimnej i nie gorącej) i spróbuj zakręcić śmigiełkiem od tego silnika. Jak można zauważyć, śmigiełko po paru obrotach zatrzymuje się.
Powtórz tę czynność, ale po tym jak postawisz silnik na jakiejś gorącej (ale nie na piecyku!) lub zimnej powierzchni (może to być szklanka z zagotowaną przed chwilą wodą lub chociażby na własnej dłoni) i odczekaj ok. pół minuty
Tym razem, raz wprawione w odpowiednią stronę śmigiełko kręci się prawie "bez końca".

Silnik ten działa wykorzystując różnicę temperatur. Dolna powierzchnia musi mieć inną temperaturę niż górna, w ten sposób jedna z powierzchni jest dostawcą ciepła, a druga odbiornikiem (chłodnicą). Wykorzystując dostarczane z zewnątrz ciepło, silnik Stirlinga zamienia cześć dostarczanej energii cieplnej na energię mechaniczną.

Wewnątrz znajdują się dwa cylindry z tłokami: jeden duży - gorący i drugi mały - zimny. Tłoki połączone są ze sobą tak, że ten duży wyprzedza o 1/4 obrotu mały w całym cyklu termodynamicznym. Całość jest wypełniona powietrzem i szczelnie zamknięta. Schemat takiego silnika Stirlinga przedstawiono na rysunku obok.

W wyniku ogrzewania powietrza następuje jego rozprężanie, co powoduje ruch dużego tłoka w dół, a mniejszego w górę. W chwili, gdy duży tłok osiągnie najniższe położenie, następuje ochładzanie się gazu od górnej powierzchni i następnie jego sprężanie. Co z kolei powoduje ruch dużego tłoka w górę.

W skrócie cały cykl termodynamiczny składa się z czterech procesów:

1. ogrzewanie
2. rozprężanie
3. chłodzenie
4. sprężanie

Ten zadziwiający swoją prostotą silnik został opracowany w 1816 roku przez szkockiego pastora Roberta Stirlinga. Miał być wtedy alternatywą dla istniejących silników parowych, które były często zawodne i wybuchowe. Jak można zauważyć, silniki te nie potrzebują paliwa do wewnętrznego spalania, co ma jeszcze tę dodatkową zaletę, że są bardzo ciche.

Zalety tych silników wykorzystuje się obecnie w niektórych okrętach podwodnych jako ciche źródło napędu, do odzyskiwania żródeł ciepła i energii elektrycznej.

Najnowsze badania naukowców z Los Alamos pozwalają sądzić, że zmodyfikowana wersja silnika Stirlinga znajdzie zastosowanie w badaniach odległych od Słońca rejonów naszego układu planetarnego za pomocą sond kosmicznych. Modyfikacja polega na zastąpieniu gazu roboczego, jakim pierwotnie było powietrze o określonej ściśliwości, stojącymi falami akustycznymi rozchodzącymi się w helu [1]. Odpowiednie wykorzystanie tego zjawiska podnosi sprawność od 7% dla zwykłego silnika Stirlinga do 18% dla tegoż silnika z generatorem termoakustycznym.

[1] Backhaus, S. Tward, E., Petach, M., Traveling-wave thermoacoustic electric generator, Applied Physics Letters, V. 85, Issue 6, 2004, Pages 1085-1087.

[2] Stirling Engine, https://www.bekkoame.ne.jp/~khirata/