O motor de Stirling é um motor de combustão externa, cujo fluído é um gás submetido a um ciclo Stirling. É também conhecido pelo nome de motor de ar quente.
Princípio:
O fluído que produz o trabalho é um gás que descreve um ciclo em 4 fases: aquecimento isocórico (com volume constante), expansão isotérmica (com temperatura constante), refrigeração isocórica e compressão isotérmica.
Vantagens:
Como a combustão é externa, podem ser usados diversos combustíveis e optimizar a utilização do motor.
Este é um motor silencioso (não há explosões, válvulas ou ruídos de escape).
Possui um rendimento elevado para processos industriais (próximo de 40%, comparado com os 35% de rendimento dos melhores motores de explosão).
Consiste num sistema reversível. Quando accionado por um motor auxiliar, comporta-se como uma bomba de calor ou refrigerador.
Inconvenientes:
É um motor de difícil controlo, sobretudo quanto à sua velocidade de rotação devido à necessidade de agir sobre a taxa de compressão. Para alterar o conjunto é preciso utilizar um acoplador externo. Este motor não é o mais indicado, por não se adaptar convenientemente, para motores de propulsão, por exemplo.
Além disso, é um motor de dificil fabrico; o ajuste dos pistões é de dificil concretização por causa das grandes variações de temperatura. É preciso optimizar a circulação do fluído e as trocas de calor.
É um motor caro.
Este motor é utilizado na propulsão de alguns submarinos e navios militares, mas a sua utilização restringe-se somente a liquificadores.

Motor de Stirling de tipo a. (ver o tipo b noutra aplicação)
É um motor com dois pistões distintos: um pistão quente (horizontal, com uma biela a amarelo) e um pistão frio (vertical, com uma biela verde).
Um volante de inércia (a cinza) associa os dois pistões.
O pistão quente é rodeado por um permutador de calor (a vermelho). O pistão frio é, por sua vez, rodeado pelo radiador da fonte fria (a azul).
Etapa 1: O pistão quente desloca-se para a esquerda e o pistão frio desce. O gás é aquecido pela fonte quente e o seu volume aumenta. Ao mesmo tempo, o gás frio é empurrado para trás pelo pistão frio: grande parte do gás está em contacto com a fonte quente.
Etapa 2: Como o pistão quente chega no final do ciclo, a expansão do gás faz-se no sentido da fonte fria. A ascenção do pistão frio (por intermédio do volante e das bielas) continua a empurrar o pistão quente para a direita. O pistão quente empurra todo o gás no sentido da fonte fria: a temperatura do gás diminui e ele contrai-se.
Etapa 3: O gás continua a arrefecer no cilindro frio e a sua pressão é mínima. O pistão impulsionado pelo volante começa a descer, comprimindo o gás, cuja pressão aumenta.
Etapa 4: Sempre graças à inércia do volante, o gás é expelido para o cilindro quente e vê a sua temperatura subir de novo.

Motor de Stirling didáctico

A fonte quente é um tubo em pyrex, aquecido por uma pequena lamparina a álcool.
Um segundo tubo em pyrex, coaxial com o primeiro, é ligado ao pistão quente.
O volante (em altuglass) serve também como roldana de preparação quando se coloca em funcionamento o motor em modo de bomba de calor.

Traduzido e adaptado para a Casa das Ciências por Manuel Silva Pinto e Alexandra Coelho em Abril de 2011