1.Leicht
Ein Kraftwerk liefert eine Nettoleistung von 100 MW bei einem thermischen Wirkungsgrad von 25 %. Bestimme den zugeführten Wärmestrom Q̇H aus dem Brennstoff.
Ẇ = 100 MWη = 25%
Q̇H = MW
Arbeitsblatt Wärmekraftmaschinen und Kältemaschinen mit Lösungen
2.Leicht
Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 1700 kJ Wärme aus einem heißen Reservoir auf und gibt 1360 kJ an ein kaltes Reservoir ab. Bestimme ihren thermischen Wirkungsgrad η.
QH = 1700 kJQL = 1360 kJ
η = %
3.Mittel
Eine Wärmekraftmaschine arbeitet zwischen einem heißen Reservoir mit 750 °C und einem kalten Reservoir mit 20 °C. Bestimme den höchstmöglichen thermischen Wirkungsgrad ηmax.
TH = 750 °CTL = 20 °C
ηmax = %
4.Mittel
Eine reversible (Carnot-)Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 4100 kJ Wärme aus einem Reservoir mit 650 °C auf und gibt 1435 kJ ab. Bestimme die Temperatur TL des kalten Reservoirs in °C.
TH = 650 °CQH = 4100 kJQL = 1435 kJ
TL = °C
5.Schwer
Eine Wärmepumpe gibt 12,5 kW Wärme an ein Heizsystem mit 45 °C ab und entzieht die Wärme einer Quelle mit 7 °C. Ihre tatsächliche Leistungszahl beträgt 45 % der Carnot-Leistungszahl zwischen diesen Temperaturen. Bestimme die elektrische Leistung Ẇ, die sie aufnimmt.
TH = 45 °CTL = 7 °CηII = 45%Q̇H = 12,5 kW
Ẇ = kW
6.Schwer
Ein Kühlschrank hält seinen Kühlraum auf 4 °C in einer Küche mit 35 °C und entzieht dem Kühlraum Wärme mit 4 kW. Bestimme die höchstmögliche Leistungszahl COPmax.
TH = 35 °CTL = 4 °CQ̇L = 4 kW
COPmax =
Lösungsschlüssel
- 1. Q̇H = 400 MW
- 2. η = 20 %
- 3. ηmax = 71,35 %
- 4. TL = 49,95 °C
- 5. Ẇ = 3,318 kW
- 6. COPmax = 8,94
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