Arbeitsblatt Wärmekraftmaschinen und Kältemaschinen mit Lösungen

Eine Wärmepumpe mit einer Leistungszahl von 4,9 gibt 4,5 kW Wärme an ein Haus ab. Bestimme den Wärmestrom Q̇_L, den sie der Außenluft entzieht.

Ein Kraftwerk liefert eine Nettoleistung von 500 MW bei einem thermischen Wirkungsgrad von 30 %. Bestimme den zugeführten Wärmestrom Q̇_H aus dem Brennstoff.

Eine Wärmekraftmaschine nimmt Wärme aus einer Quelle mit 650 °C auf und gibt Wärme an die Umgebung mit 35 °C ab. Ihr tatsächlicher thermischer Wirkungsgrad beträgt 43 %. Bestimme ihren exergetischen Wirkungsgrad η_II, das Verhältnis des tatsächlichen Wirkungsgrads zum Carnot-Wirkungsgrad.

Eine reversible (Carnot-)Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 4400 kJ Wärme aus einem Reservoir mit 475 °C auf und gibt 1930 kJ ab. Bestimme die Temperatur T_L des kalten Reservoirs in °C.

Ein Kühlschrank hält seinen Kühlraum auf -20 °C in einer Küche mit 32 °C und entzieht dem Kühlraum Wärme mit 3,5 kW. Bestimme die höchstmögliche Leistungszahl COP_max.

Eine Wärmepumpe gibt 6 kW Wärme an ein Heizsystem mit 55 °C ab und entzieht die Wärme einer Quelle mit 7 °C. Ihre tatsächliche Leistungszahl beträgt 60 % der Carnot-Leistungszahl zwischen diesen Temperaturen. Bestimme die elektrische Leistung Ẇ, die sie aufnimmt.