Arbeitsblatt Wärmekraftmaschinen und Kältemaschinen mit Lösungen

Ein Kühlschrank entzieht seinem Kühlraum Wärme mit 4,5 kW, während sein Verdichter 3 kW Leistung aufnimmt. Bestimme seine Leistungszahl COP_R.

Ein Kraftwerk liefert eine Nettoleistung von 750 MW bei einem thermischen Wirkungsgrad von 50 %. Bestimme den zugeführten Wärmestrom Q̇_H aus dem Brennstoff.

Eine reversible (Carnot-)Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 3800 kJ Wärme aus einem Reservoir mit 300 °C auf und gibt 1877 kJ ab. Bestimme die Temperatur T_L des kalten Reservoirs in °C.

Eine Wärmekraftmaschine arbeitet zwischen einem heißen Reservoir mit 625 °C und einem kalten Reservoir mit 20 °C. Bestimme den höchstmöglichen thermischen Wirkungsgrad η_max.

Eine Carnot-Wärmekraftmaschine nimmt 70 kW Wärme aus einer Quelle mit 850 °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 Wärmepumpe hält ein Haus auf 21 °C, während es draußen 7 °C sind, und liefert 13 kW Wärme an das Haus. Bestimme die minimale Antriebsleistung Ẇ_min.