Arbeitsblatt Wärmekraftmaschinen und Kältemaschinen mit Lösungen

Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 4600 kJ Wärme aus einem heißen Reservoir auf und gibt 2530 kJ an ein kaltes Reservoir ab. Bestimme ihren thermischen Wirkungsgrad η.

Ein Kraftwerk liefert eine Nettoleistung von 300 MW bei einem thermischen Wirkungsgrad von 40 %. Bestimme den Wärmestrom Q̇_L, der an das Kühlwasser abgegeben wird.

Eine Wärmekraftmaschine arbeitet zwischen einem heißen Reservoir mit 725 °C und einem kalten Reservoir mit 5 °C. Sie nimmt 3600 kJ Wärme auf. Bestimme die größtmögliche Arbeit W_max, die sie liefern könnte.

Eine Wärmekraftmaschine arbeitet zwischen einem heißen Reservoir mit 550 °C und einem kalten Reservoir mit 40 °C. Sie nimmt 2300 kJ Wärme auf. Bestimme die größtmögliche Arbeit W_max, die sie liefern könnte.

Eine Carnot-Wärmekraftmaschine nimmt 160 kW Wärme aus einer Quelle mit 500 °C auf und gibt Wärme an die Umgebung mit 20 °C ab. Ihre gesamte Arbeit treibt eine Carnot-Kältemaschine an, die einem Gefrierraum mit 0 °C Wärme entzieht und ebenfalls Wärme an die Umgebung mit 20 °C abgibt. Bestimme den Wärmestrom Q̇_L, der dem Gefrierraum entzogen wird.

Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 3700 kJ Wärme aus einem Reservoir mit 900 °C auf, verrichtet 2183 kJ Arbeit und gibt den Rest an ein Reservoir mit 40 °C ab. Bestimme die gesamte erzeugte Entropie S_gen pro Zyklus.