Arbeitsblatt Wärmekraftmaschinen und Kältemaschinen mit Lösungen

Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 2300 kJ Wärme aus einem heißen Reservoir auf und gibt 1610 kJ an ein kaltes Reservoir ab. Bestimme die Nutzarbeit W, die sie pro Zyklus liefert.

Eine Wärmepumpe mit einer Leistungszahl von 2,7 gibt 16 kW Wärme an ein Haus ab. Bestimme den Wärmestrom Q̇_L, den sie der Außenluft entzieht.

Eine Wärmekraftmaschine arbeitet zwischen einem heißen Reservoir mit 700 °C und einem kalten Reservoir mit 20 °C. Bestimme den höchstmöglichen thermischen Wirkungsgrad η_max.

Eine Wärmekraftmaschine arbeitet zwischen einem heißen Reservoir mit 550 °C und einem kalten Reservoir mit 30 °C. Sie nimmt 4100 kJ Wärme auf. Bestimme die größtmögliche Arbeit W_max, die sie liefern könnte.

Eine Carnot-Wärmekraftmaschine nimmt 60 kW Wärme aus einer Quelle mit 550 °C auf und gibt Wärme an die Umgebung mit 27 °C ab. Ihre gesamte Arbeit treibt eine Carnot-Kältemaschine an, die einem Gefrierraum mit -25 °C Wärme entzieht und ebenfalls Wärme an die Umgebung mit 27 °C abgibt. Bestimme den Wärmestrom Q̇_L, der dem Gefrierraum entzogen wird.

Ein Kühlschrank hält seinen Kühlraum auf 2 °C in einer Küche mit 28 °C und entzieht dem Kühlraum Wärme mit 3,5 kW. Bestimme die minimale Antriebsleistung Ẇ_min.