1.Leicht
Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 2200 kJ Wärme aus einem heißen Reservoir auf und gibt 1760 kJ an ein kaltes Reservoir ab. Bestimme die Nutzarbeit W, die sie pro Zyklus liefert.
QH = 2200 kJQL = 1760 kJ
W = kJ
Arbeitsblatt Wärmekraftmaschinen und Kältemaschinen mit Lösungen
2.Leicht
Eine Wärmepumpe mit einer Leistungszahl von 4,2 gibt 8 kW Wärme an ein Haus ab. Bestimme den Wärmestrom Q̇L, den sie der Außenluft entzieht.
COPHP = 4,2Q̇H = 8 kW
Q̇L = kW
3.Mittel
Eine Wärmekraftmaschine arbeitet zwischen einem heißen Reservoir mit 400 °C und einem kalten Reservoir mit 5 °C. Bestimme den höchstmöglichen thermischen Wirkungsgrad ηmax.
TH = 400 °CTL = 5 °C
ηmax = %
4.Mittel
Eine reversible Kältemaschine hält einen Kühlraum auf -25 °C, indem sie 8 kW Wärme entzieht, und gibt Wärme an die Umgebung mit 28 °C ab. Bestimme den Wärmestrom Q̇H, den sie abgibt.
TL = -25 °CTH = 28 °CQ̇L = 8 kW
Q̇H = kW
5.Schwer
Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 3900 kJ Wärme aus einem Reservoir mit 350 °C auf, verrichtet 1443 kJ Arbeit und gibt den Rest an ein Reservoir mit 20 °C ab. Bestimme die gesamte erzeugte Entropie Sgen pro Zyklus.
TH = 350 °CTL = 20 °CQH = 3900 kJW = 1443 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 minimale Antriebsleistung Ẇmin.
TH = 22 °CTL = 2 °CQ̇H = 12 kW
Ẇmin = kW
Lösungsschlüssel
- 1. W = 440 kJ
- 2. Q̇L = 6,095 kW
- 3. ηmax = 58,68 %
- 4. Q̇H = 9,709 kW
- 5. Sgen = 2,123 kJ/K
- 6. Ẇmin = 0,8131 kW
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