1.Leicht
Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 2600 kJ Wärme aus einem heißen Reservoir auf und gibt 1690 kJ an ein kaltes Reservoir ab. Bestimme die Nutzarbeit W, die sie pro Zyklus liefert.
QH = 2600 kJQL = 1690 kJ
W = kJ
Arbeitsblatt Wärmekraftmaschinen und Kältemaschinen mit Lösungen
2.Leicht
Ein Kraftwerk liefert eine Nettoleistung von 300 MW bei einem thermischen Wirkungsgrad von 38 %. Bestimme den zugeführten Wärmestrom Q̇H aus dem Brennstoff.
Ẇ = 300 MWη = 38%
Q̇H = MW
3.Mittel
Eine Wärmekraftmaschine arbeitet zwischen einem heißen Reservoir mit 250 °C und einem kalten Reservoir mit 5 °C. Bestimme den höchstmöglichen thermischen Wirkungsgrad ηmax.
TH = 250 °CTL = 5 °C
ηmax = %
4.Mittel
Eine reversible Kältemaschine hält einen Kühlraum auf -25 °C, indem sie 4,5 kW Wärme entzieht, und gibt Wärme an die Umgebung mit 20 °C ab. Bestimme den Wärmestrom Q̇H, den sie abgibt.
TL = -25 °CTH = 20 °CQ̇L = 4,5 kW
Q̇H = kW
5.Schwer
Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 2000 kJ Wärme aus einem Reservoir mit 650 °C auf, verrichtet 940 kJ Arbeit und gibt den Rest an ein Reservoir mit 35 °C ab. Bestimme die gesamte erzeugte Entropie Sgen pro Zyklus.
TH = 650 °CTL = 35 °CQH = 2000 kJW = 940 kJ
Sgen = kJ/K
6.Schwer
Eine Wärmepumpe hält ein Haus auf 22 °C, während es draußen 2 °C sind, und liefert 12 kW Wärme an das Haus. Bestimme die höchstmögliche Leistungszahl COPmax.
TH = 22 °CTL = 2 °CQ̇H = 12 kW
COPmax =
Lösungsschlüssel
- 1. W = 910 kJ
- 2. Q̇H = 789,5 MW
- 3. ηmax = 46,83 %
- 4. Q̇H = 5,316 kW
- 5. Sgen = 1,273 kJ/K
- 6. COPmax = 14,76
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