Arbeitsblatt Wärmekraftmaschinen und Kältemaschinen mit Lösungen

Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 800 kJ Wärme aus einem heißen Reservoir auf und gibt 640 kJ an ein kaltes Reservoir ab. Bestimme ihren thermischen Wirkungsgrad η.

Ein Kraftwerk liefert eine Nettoleistung von 750 MW bei einem thermischen Wirkungsgrad von 25 %. Bestimme den Wärmestrom Q̇_L, der an das Kühlwasser abgegeben wird.

Eine Wärmekraftmaschine arbeitet zwischen einem heißen Reservoir mit 725 °C und einem kalten Reservoir mit 35 °C. Sie nimmt 4100 kJ Wärme auf. Bestimme die größtmögliche Arbeit W_max, die sie liefern könnte.

Eine reversible Kältemaschine hält einen Kühlraum auf -10 °C, indem sie 8,5 kW Wärme entzieht, und gibt Wärme an die Umgebung mit 25 °C ab. Bestimme den Wärmestrom Q̇_H, den sie abgibt.

Eine Carnot-Wärmekraftmaschine nimmt 100 kW Wärme aus einer Quelle mit 400 °C auf und gibt Wärme an die Umgebung mit 27 °C ab. Ihre gesamte Arbeit treibt eine Carnot-Kältemaschine an, die einem Gefrierraum mit -10 °C Wärme entzieht und ebenfalls Wärme an die Umgebung mit 27 °C abgibt. Bestimme den Wärmestrom Q̇_L, der dem Gefrierraum entzogen wird.

Eine Carnot-Wärmekraftmaschine nimmt 10 kW Wärme aus einer Quelle mit 400 °C auf und gibt Wärme an die Umgebung mit 25 °C ab. Ihre gesamte Arbeit treibt eine Carnot-Kältemaschine an, die einem Gefrierraum mit -15 °C Wärme entzieht und ebenfalls Wärme an die Umgebung mit 25 °C abgibt. Bestimme den Wärmestrom Q̇_L, der dem Gefrierraum entzogen wird.