Arbeitsblatt Wärmekraftmaschinen und Kältemaschinen mit Lösungen

Ein Kühlschrank entzieht seinem Kühlraum Wärme mit 1,44 kW, während sein Verdichter 0,4 kW Leistung aufnimmt. Bestimme den Wärmestrom Q̇_H, den er an die Küche abgibt.

Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 1300 kJ Wärme aus einem heißen Reservoir auf und gibt 780 kJ an ein kaltes Reservoir ab. Bestimme die Nutzarbeit W, die sie pro Zyklus liefert.

Eine Wärmekraftmaschine arbeitet zwischen einem heißen Reservoir mit 500 °C und einem kalten Reservoir mit 40 °C. Sie nimmt 4400 kJ Wärme auf. Bestimme die größtmögliche Arbeit W_max, die sie liefern könnte.

Eine Wärmekraftmaschine arbeitet zwischen einem heißen Reservoir mit 375 °C und einem kalten Reservoir mit 10 °C. Bestimme den höchstmöglichen thermischen Wirkungsgrad η_max.

Zwei Carnot-Maschinen arbeiten hintereinander. Maschine A nimmt Wärme aus einem Reservoir mit 650 °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 10 °C ab. Beide Maschinen haben denselben thermischen Wirkungsgrad. Bestimme T_m in °C.

Eine Carnot-Wärmekraftmaschine nimmt 60 kW Wärme aus einer Quelle mit 750 °C auf und gibt Wärme an die Umgebung mit 27 °C ab. Ihre gesamte Arbeit treibt eine Carnot-Kältemaschine an, die einem Gefrierraum mit -5 °C Wärme entzieht und ebenfalls Wärme an die Umgebung mit 27 °C abgibt. Bestimme den Wärmestrom Q̇_L, der dem Gefrierraum entzogen wird.