Arbeitsblatt Wärmekraftmaschinen und Kältemaschinen mit Lösungen

Eine Wärmepumpe mit einer Leistungszahl von 3,6 gibt 5 kW Wärme an ein Haus ab. Bestimme den Wärmestrom Q̇_L, den sie der Außenluft entzieht.

Ein Kraftwerk liefert eine Nettoleistung von 1000 MW bei einem thermischen Wirkungsgrad von 25 %. Bestimme den Wärmestrom Q̇_L, der an das Kühlwasser abgegeben wird.

Eine Wärmekraftmaschine arbeitet zwischen einem heißen Reservoir mit 575 °C und einem kalten Reservoir mit 40 °C. Sie nimmt 1600 kJ Wärme auf. Bestimme die größtmögliche Arbeit W_max, die sie liefern könnte.

Eine Wärmekraftmaschine nimmt Wärme aus einer Quelle mit 900 °C auf und gibt Wärme an die Umgebung mit 10 °C ab. Ihr tatsächlicher thermischer Wirkungsgrad beträgt 49 %. Bestimme ihren exergetischen Wirkungsgrad η_II, das Verhältnis des tatsächlichen Wirkungsgrads zum Carnot-Wirkungsgrad.

Eine Wärmepumpe gibt 15,5 kW Wärme an ein Heizsystem mit 55 °C ab und entzieht die Wärme einer Quelle mit 2 °C. Ihre tatsächliche Leistungszahl beträgt 60 % der Carnot-Leistungszahl zwischen diesen Temperaturen. Bestimme die elektrische Leistung Ẇ, die sie aufnimmt.

Eine Wärmepumpe hält ein Haus auf 21 °C, während es draußen -10 °C sind, und liefert 4 kW Wärme an das Haus. Bestimme die minimale Antriebsleistung Ẇ_min.