Arbeitsblatt Wärmekraftmaschinen und Kältemaschinen mit Lösungen

Ein Kraftwerk liefert eine Nettoleistung von 400 MW bei einem thermischen Wirkungsgrad von 50 %. Bestimme den zugeführten Wärmestrom Q̇_H aus dem Brennstoff.

Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 3200 kJ Wärme aus einem heißen Reservoir auf und gibt 2240 kJ an ein kaltes Reservoir ab. Bestimme ihren thermischen Wirkungsgrad η.

Eine Wärmekraftmaschine arbeitet zwischen einem heißen Reservoir mit 250 °C und einem kalten Reservoir mit 10 °C. Sie nimmt 2100 kJ Wärme auf. Bestimme die größtmögliche Arbeit W_max, die sie liefern könnte.

Eine Wärmekraftmaschine arbeitet zwischen einem heißen Reservoir mit 675 °C und einem kalten Reservoir mit 10 °C. Sie nimmt 2000 kJ Wärme auf. Bestimme die größtmögliche Arbeit W_max, die sie liefern könnte.

Eine Wärmepumpe hält ein Haus auf 20 °C, während es draußen 0 °C sind, und liefert 11 kW Wärme an das Haus. Bestimme die minimale Antriebsleistung Ẇ_min.

Eine Carnot-Wärmekraftmaschine nimmt 70 kW Wärme aus einer Quelle mit 800 °C auf und gibt Wärme an die Umgebung mit 25 °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 25 °C abgibt. Bestimme den Wärmestrom Q̇_L, der dem Gefrierraum entzogen wird.