1.Leicht
Ein Kraftwerk liefert eine Nettoleistung von 300 MW bei einem thermischen Wirkungsgrad von 40 %. Bestimme den Wärmestrom Q̇L, der an das Kühlwasser abgegeben wird.
Ẇ = 300 MWη = 40%
Q̇L = MW
Arbeitsblatt Wärmekraftmaschinen und Kältemaschinen mit Lösungen
2.Leicht
Eine Wärmepumpe mit einer Leistungszahl von 3,5 gibt 10 kW Wärme an ein Haus ab. Bestimme den Wärmestrom Q̇L, den sie der Außenluft entzieht.
COPHP = 3,5Q̇H = 10 kW
Q̇L = kW
3.Mittel
Eine Wärmekraftmaschine arbeitet zwischen einem heißen Reservoir mit 425 °C und einem kalten Reservoir mit 20 °C. Sie nimmt 2500 kJ Wärme auf. Bestimme die größtmögliche Arbeit Wmax, die sie liefern könnte.
TH = 425 °CTL = 20 °CQH = 2500 kJ
Wmax = kJ
4.Mittel
Eine Wärmekraftmaschine arbeitet zwischen einem heißen Reservoir mit 200 °C und einem kalten Reservoir mit 15 °C. Sie nimmt 600 kJ Wärme auf. Bestimme die größtmögliche Arbeit Wmax, die sie liefern könnte.
TH = 200 °CTL = 15 °CQH = 600 kJ
Wmax = kJ
5.Schwer
Eine Carnot-Wärmekraftmaschine nimmt 200 kW Wärme aus einer Quelle mit 900 °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 Q̇L, der dem Gefrierraum entzogen wird.
TH = 900 °CT0 = 27 °CTL = -5 °CQ̇H = 200 kW
Q̇L = kW
6.Schwer
Eine Wärmepumpe hält ein Haus auf 22 °C, während es draußen 2 °C sind, und liefert 8 kW Wärme an das Haus. Bestimme die minimale Antriebsleistung Ẇmin.
TH = 22 °CTL = 2 °CQ̇H = 8 kW
Ẇmin = kW
Lösungsschlüssel
- 1. Q̇L = 450 MW
- 2. Q̇L = 7,143 kW
- 3. Wmax = 1450 kJ
- 4. Wmax = 234,6 kJ
- 5. Q̇L = 1247 kW
- 6. Ẇmin = 0,5421 kW
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