Arbeitsblatt Wärmekraftmaschinen und Kältemaschinen mit Lösungen

Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 1800 kJ Wärme aus einem heißen Reservoir auf und gibt 1440 kJ an ein kaltes Reservoir ab. Bestimme ihren thermischen Wirkungsgrad η.

Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 800 kJ Wärme aus einem heißen Reservoir auf und gibt 520 kJ an ein kaltes Reservoir ab. Bestimme die Nutzarbeit W, die sie pro Zyklus liefert.

Eine Wärmekraftmaschine nimmt Wärme aus einer Quelle mit 550 °C auf und gibt Wärme an die Umgebung mit 10 °C ab. Ihr tatsächlicher thermischer Wirkungsgrad beträgt 46 %. Bestimme ihren exergetischen Wirkungsgrad η_II, das Verhältnis des tatsächlichen Wirkungsgrads zum Carnot-Wirkungsgrad.

Eine reversible Kältemaschine hält einen Kühlraum auf 4 °C, indem sie 5 kW Wärme entzieht, und gibt Wärme an die Umgebung mit 25 °C ab. Bestimme den Wärmestrom Q̇_H, den sie abgibt.

Eine Wärmepumpe gibt 18 kW Wärme an ein Heizsystem mit 20 °C ab und entzieht die Wärme einer Quelle mit -10 °C. Ihre tatsächliche Leistungszahl beträgt 60 % der Carnot-Leistungszahl zwischen diesen Temperaturen. Bestimme die elektrische Leistung Ẇ, die sie aufnimmt.

Eine Wärmepumpe hält ein Haus auf 20 °C, während es draußen 2 °C sind, und liefert 4 kW Wärme an das Haus. Bestimme die höchstmögliche Leistungszahl COP_max.