1.Leicht
Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 2900 kJ Wärme aus einem heißen Reservoir auf und gibt 1595 kJ an ein kaltes Reservoir ab. Bestimme ihren thermischen Wirkungsgrad η.
QH = 2900 kJQL = 1595 kJ
η = %
Arbeitsblatt Wärmekraftmaschinen und Kältemaschinen mit Lösungen
2.Leicht
Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 3300 kJ Wärme aus einem heißen Reservoir auf und gibt 2475 kJ an ein kaltes Reservoir ab. Bestimme die Nutzarbeit W, die sie pro Zyklus liefert.
QH = 3300 kJQL = 2475 kJ
W = kJ
3.Mittel
Eine reversible (Carnot-)Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 3500 kJ Wärme aus einem Reservoir mit 750 °C auf und gibt 951 kJ ab. Bestimme die Temperatur TL des kalten Reservoirs in °C.
TH = 750 °CQH = 3500 kJQL = 951 kJ
TL = °C
4.Mittel
Eine reversible Kältemaschine hält einen Kühlraum auf -10 °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 = -10 °CTH = 30 °CQ̇L = 5,5 kW
Q̇H = kW
5.Schwer
Eine Wärmepumpe gibt 5 kW Wärme an ein Heizsystem mit 35 °C ab und entzieht die Wärme einer Quelle mit 10 °C. Ihre tatsächliche Leistungszahl beträgt 45 % der Carnot-Leistungszahl zwischen diesen Temperaturen. Bestimme die elektrische Leistung Ẇ, die sie aufnimmt.
TH = 35 °CTL = 10 °CηII = 45%Q̇H = 5 kW
Ẇ = kW
6.Schwer
Ein Kühlschrank hält seinen Kühlraum auf 2 °C in einer Küche mit 25 °C und entzieht dem Kühlraum Wärme mit 1,5 kW. Bestimme die höchstmögliche Leistungszahl COPmax.
TH = 25 °CTL = 2 °CQ̇L = 1,5 kW
COPmax =
Lösungsschlüssel
- 1. η = 45 %
- 2. W = 825 kJ
- 3. TL = 4,854 °C
- 4. Q̇H = 6,336 kW
- 5. Ẇ = 0,9014 kW
- 6. COPmax = 11,96
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