1.Leicht
Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 2700 kJ Wärme aus einem heißen Reservoir auf und gibt 1620 kJ an ein kaltes Reservoir ab. Bestimme die Nutzarbeit W, die sie pro Zyklus liefert.
QH = 2700 kJQL = 1620 kJ
W = kJ
Arbeitsblatt Wärmekraftmaschinen und Kältemaschinen mit Lösungen
2.Leicht
Ein Kühlschrank entzieht seinem Kühlraum Wärme mit 4 kW, während sein Verdichter 1 kW Leistung aufnimmt. Bestimme seine Leistungszahl COPR.
Q̇L = 4 kWẆ = 1 kW
COPR =
3.Mittel
Eine reversible Kältemaschine hält einen Kühlraum auf -30 °C, indem sie 0,5 kW Wärme entzieht, und gibt Wärme an die Umgebung mit 20 °C ab. Bestimme den Wärmestrom Q̇H, den sie abgibt.
TL = -30 °CTH = 20 °CQ̇L = 0,5 kW
Q̇H = kW
4.Mittel
Eine reversible Kältemaschine hält einen Kühlraum auf -20 °C, indem sie 1 kW Wärme entzieht, und gibt Wärme an die Umgebung mit 25 °C ab. Bestimme den Wärmestrom Q̇H, den sie abgibt.
TL = -20 °CTH = 25 °CQ̇L = 1 kW
Q̇H = kW
5.Schwer
Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 2600 kJ Wärme aus einem Reservoir mit 650 °C auf, verrichtet 1040 kJ Arbeit und gibt den Rest an ein Reservoir mit 35 °C ab. Bestimme die gesamte erzeugte Entropie Sgen pro Zyklus.
TH = 650 °CTL = 35 °CQH = 2600 kJW = 1040 kJ
Sgen = kJ/K
6.Schwer
Eine Carnot-Wärmekraftmaschine nimmt 50 kW Wärme aus einer Quelle mit 1000 °C auf und gibt Wärme an die Umgebung mit 30 °C ab. Ihre gesamte Arbeit treibt eine Carnot-Kältemaschine an, die einem Gefrierraum mit -10 °C Wärme entzieht und ebenfalls Wärme an die Umgebung mit 30 °C abgibt. Bestimme den Wärmestrom Q̇L, der dem Gefrierraum entzogen wird.
TH = 1000 °CT0 = 30 °CTL = -10 °CQ̇H = 50 kW
Q̇L = kW
Lösungsschlüssel
- 1. W = 1080 kJ
- 2. COPR = 4
- 3. Q̇H = 0,6028 kW
- 4. Q̇H = 1,178 kW
- 5. Sgen = 2,246 kJ/K
- 6. Q̇L = 250,6 kW
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