Arbeitsblatt Wärmekraftmaschinen und Kältemaschinen mit Lösungen

Eine Wärmepumpe mit einer Leistungszahl von 4,5 gibt 8,5 kW Wärme an ein Haus ab. Bestimme den Wärmestrom Q̇_L, den sie der Außenluft entzieht.

Ein Kühlschrank entzieht seinem Kühlraum Wärme mit 8,61 kW, während sein Verdichter 2,1 kW Leistung aufnimmt. Bestimme den Wärmestrom Q̇_H, den er an die Küche abgibt.

Eine Wärmekraftmaschine arbeitet zwischen einem heißen Reservoir mit 400 °C und einem kalten Reservoir mit 10 °C. Bestimme den höchstmöglichen thermischen Wirkungsgrad η_max.

Eine Wärmekraftmaschine arbeitet zwischen einem heißen Reservoir mit 775 °C und einem kalten Reservoir mit 30 °C. Sie nimmt 800 kJ Wärme auf. Bestimme die größtmögliche Arbeit W_max, die sie liefern könnte.

Zwei Carnot-Maschinen arbeiten hintereinander. Maschine A nimmt Wärme aus einem Reservoir mit 1100 °C auf und gibt Wärme an ein Zwischenreservoir mit der Temperatur T_m ab. Maschine B nimmt diese gesamte Wärme auf und gibt Wärme an ein Reservoir mit 20 °C ab. Beide Maschinen haben denselben thermischen Wirkungsgrad. Bestimme T_m in °C.

Eine Wärmepumpe hält ein Haus auf 21 °C, während es draußen 2 °C sind, und liefert 7 kW Wärme an das Haus. Bestimme die minimale Antriebsleistung Ẇ_min.