Если соединит два двигателя вета-Стърлинг /картина 1/ а колеса с зубами подключатся друк к друго, то два нагнетателных порошня можно соединить /сделать из один детайл/. Соединить два нагнетателных порошня, то два вета-Стърлинг двигателя можно закапсуловат в одном тело, ето хорошая предпосилка для достижение больших атмосфер-давление из за чего можно повисить как КПД так и удаленная мощность.

Окисление то произойдет…. по большей частью смазкой, а не металлом. Но связанный кислород даст небольшое разрежение и в ваш двигатель просто подсосет немного окружающего воздуха. Который на 70% азот. Пару таких циклов (речь идет о микрограммах-граммах кислорода) и у вас таки образуется атмосфера 99.9% азота внутри цилиндра.
После остывания /нагрева двигателя часть газов разумеется вытечет /засосется через неплотные соединения и в двигатель снова попадет кислород.
Короче если вы не обеспечите 100% герметичность (что маловероятно) то воздухообмен будет иметь место и все усилия по замене воздуха азотом бессмысленны.

Вы уточните где и в каких условиях вы хотите Стирлинг создать? Потому как в современном гараже это одно а во времена Ивана Грозного немного другое.

Разные газы обладают разной теплопрооводностью. Замена на газ с большей теплопроводностью в первую очередь увеличит удельную мощность, хотя понизив мощность можно несколько увеличить кпд.

Но замена на азот практически бесполезна. Теплопроводность в основном зависит от молярной массы. Средняя масса воздуха — 29, азота — 28, так что и теплопроводность отличается на проценты. Вот замена на водород имеет смысл.

А загуглить? Простейший девайс, разумеется плохомасштабируемый. Никакой кинематики, никаких сложных устройств. Просто трубка(пробирка)+регенератор(металлические опилки или моток проволки) плюс пара клапанов и вода в роли поршня. ну и трубы для этой воды, поскольку инерция движения жидкости используется в процессе для сжатия /перемещения воздуха.
Можно использовать как насос для воды.

логичный ответ- в зависимости от того что и насколько вы собираетесь греть.
Ведь стирлинг может работать и от тепла руки 🙂
Или от холодной воды омывающей холодильник 🙂
Разумеется с КПД в доли процента.

Но если собираетесь греть до нескольких сотен градусов то понятно что горячий газ таки достигнет вашего поршня, а термостойкость бакелита 150-200.
С другой стороны, в некоторых конструкциях стирлинга поршень находится в холодной части цилиндра, так что тепловая нагрузка на него невелика.

В конце концов в термоакустическом варианте поршень вообще может быть из воды! 🙂

Формула давления, немного геометрии, сопромат и логика 🙂
Еще физика: КПД, энергия, мощность, частота вращения, тепловые расчеты, энергия сгорания, парообразования, теплоемкость.

Но по большому счету чтобы сделать простую паровую машину достаточно простой механики. Мощность все равно будет далека от расчетной. потом можно итерационным процесом повысить абсолютную и удельную мощности, КПД…