Il ciclo termodinamico reale del motore ad aria calda deriva dal ciclo ideale di
Stirling.
Questo ciclo consiste di quattro fasi:
La figura a fianco mostra il motore ad aria calda. La testa del cilindro porta un
filamento elettrico che serve a fornire l'energia termica.
La parte inferiore del cilindro è raffreddata mediante una camicia di
raffreddamento nella quale scorre acqua e costituisce la zona a temperatura
bassa T1.
La parte superiore non è raffreddata e costituisce la zona a temperatura alta
T2.
Nel cilindro scorrono due pistoni il cui movimento è sfasato di 90°.
Il pistone inferiore serve per comprimere e far espandere l'aria.
Il pistone superiore, dotato di un foro assiale riempito di lana di rame, ha il
compito di trasferire l'aria dalla parte superiore a quella inferiore del cilindro
e viceversa.