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Der Stirling-Kreisprozess besteht aus je zwei isothermen und isochoren Zustandsänderungen und wird üblicherweise mit dem pV- und TS-Diagramm dargestellt. Der Stirling-Kreisprozess lässt sich beispielsweise durch eine Maschine mit zwei Kolben und einem Regenerator realisieren. Das nebenstehende Schema zeigt eine denkbare Anordnung. Die mit (1, 2, 3, 4) gekennzeichneten Kolbenstellungen sind die Diagrammeckpunkte im pV- und im TS-Diagramm.
Der Stirlingmotor setzt diesen Kreisprozess näherungsweise um.