1.Leicht
Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 4200 kJ Wärme aus einem heißen Reservoir auf und gibt 2940 kJ an ein kaltes Reservoir ab. Bestimme ihren thermischen Wirkungsgrad η.
QH = 4200 kJQL = 2940 kJ
η = %
Arbeitsblatt Wärmekraftmaschinen und Kältemaschinen mit Lösungen
2.Leicht
Ein Kraftwerk liefert eine Nettoleistung von 600 MW bei einem thermischen Wirkungsgrad von 50 %. Bestimme den zugeführten Wärmestrom Q̇H aus dem Brennstoff.
Ẇ = 600 MWη = 50%
Q̇H = MW
3.Mittel
Eine Wärmekraftmaschine arbeitet zwischen einem heißen Reservoir mit 200 °C und einem kalten Reservoir mit 40 °C. Bestimme den höchstmöglichen thermischen Wirkungsgrad ηmax.
TH = 200 °CTL = 40 °C
ηmax = %
4.Mittel
Eine reversible Kältemaschine hält einen Kühlraum auf -5 °C, indem sie 5,5 kW Wärme entzieht, und gibt Wärme an die Umgebung mit 30 °C ab. Bestimme den Wärmestrom Q̇H, den sie abgibt.
TL = -5 °CTH = 30 °CQ̇L = 5,5 kW
Q̇H = kW
5.Schwer
Eine Wärmepumpe hält ein Haus auf 21 °C, während es draußen 7 °C sind, und liefert 11 kW Wärme an das Haus. Bestimme die höchstmögliche Leistungszahl COPmax.
TH = 21 °CTL = 7 °CQ̇H = 11 kW
COPmax =
6.Schwer
Eine Carnot-Wärmekraftmaschine nimmt 40 kW Wärme aus einer Quelle mit 1000 °C auf und gibt Wärme an die Umgebung mit 30 °C ab. Ihre gesamte Arbeit treibt eine Carnot-Kältemaschine an, die einem Gefrierraum mit -20 °C Wärme entzieht und ebenfalls Wärme an die Umgebung mit 30 °C abgibt. Bestimme den Wärmestrom Q̇L, der dem Gefrierraum entzogen wird.
TH = 1000 °CT0 = 30 °CTL = -20 °CQ̇H = 40 kW
Q̇L = kW
Lösungsschlüssel
- 1. η = 30 %
- 2. Q̇H = 1200 MW
- 3. ηmax = 33,82 %
- 4. Q̇H = 6,218 kW
- 5. COPmax = 21,01
- 6. Q̇L = 154,3 kW
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