1.Leicht
Eine Wärmepumpe mit einer Leistungszahl von 4,9 gibt 11 kW Wärme an ein Haus ab. Bestimme die elektrische Leistung Ẇ, die sie aufnimmt.
COPHP = 4,9Q̇H = 11 kW
Ẇ = kW
Arbeitsblatt Wärmekraftmaschinen und Kältemaschinen mit Lösungen
2.Leicht
Ein Kraftwerk liefert eine Nettoleistung von 300 MW bei einem thermischen Wirkungsgrad von 25 %. Bestimme den Wärmestrom Q̇L, der an das Kühlwasser abgegeben wird.
Ẇ = 300 MWη = 25%
Q̇L = MW
3.Mittel
Eine reversible (Carnot-)Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 3400 kJ Wärme aus einem Reservoir mit 525 °C auf und gibt 1313 kJ ab. Bestimme die Temperatur TL des kalten Reservoirs in °C.
TH = 525 °CQH = 3400 kJQL = 1313 kJ
TL = °C
4.Mittel
Eine reversible Kältemaschine hält einen Kühlraum auf -5 °C, indem sie 7,5 kW Wärme entzieht, und gibt Wärme an die Umgebung mit 35 °C ab. Bestimme den Wärmestrom Q̇H, den sie abgibt.
TL = -5 °CTH = 35 °CQ̇L = 7,5 kW
Q̇H = kW
5.Schwer
Ein Kühlschrank hält seinen Kühlraum auf 5 °C in einer Küche mit 25 °C und entzieht dem Kühlraum Wärme mit 4,5 kW. Bestimme die höchstmögliche Leistungszahl COPmax.
TH = 25 °CTL = 5 °CQ̇L = 4,5 kW
COPmax =
6.Schwer
Zwei Carnot-Maschinen arbeiten hintereinander. Maschine A nimmt Wärme aus einem Reservoir mit 1150 °C auf und gibt Wärme an ein Zwischenreservoir mit der Temperatur Tm 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 Tm in °C.
TH = 1150 °CTL = 20 °C
Tm = °C
Lösungsschlüssel
- 1. Ẇ = 2,245 kW
- 2. Q̇L = 900 MW
- 3. TL = 35,08 °C
- 4. Q̇H = 8,619 kW
- 5. COPmax = 13,91
- 6. Tm = 372,8 °C
Vollständige Schritt-für-Schritt-Lösungen: Übe dieses Thema auf examproblems.com.