1.Leicht
Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 4100 kJ Wärme aus einem heißen Reservoir auf und gibt 2460 kJ an ein kaltes Reservoir ab. Bestimme die Nutzarbeit W, die sie pro Zyklus liefert.
QH = 4100 kJQL = 2460 kJ
W = kJ
Arbeitsblatt Wärmekraftmaschinen und Kältemaschinen mit Lösungen
2.Leicht
Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 4600 kJ Wärme aus einem heißen Reservoir auf und gibt 2530 kJ an ein kaltes Reservoir ab. Bestimme die Nutzarbeit W, die sie pro Zyklus liefert.
QH = 4600 kJQL = 2530 kJ
W = kJ
3.Mittel
Eine reversible Kältemaschine hält einen Kühlraum auf 4 °C, indem sie 2 kW Wärme entzieht, und gibt Wärme an die Umgebung mit 30 °C ab. Bestimme den Wärmestrom Q̇H, den sie abgibt.
TL = 4 °CTH = 30 °CQ̇L = 2 kW
Q̇H = kW
4.Mittel
Eine Wärmekraftmaschine arbeitet zwischen einem heißen Reservoir mit 725 °C und einem kalten Reservoir mit 40 °C. Bestimme den höchstmöglichen thermischen Wirkungsgrad ηmax.
TH = 725 °CTL = 40 °C
ηmax = %
5.Schwer
Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 5000 kJ Wärme aus einem Reservoir mit 750 °C auf, verrichtet 2500 kJ Arbeit und gibt den Rest an ein Reservoir mit 20 °C ab. Bestimme die gesamte erzeugte Entropie Sgen pro Zyklus.
TH = 750 °CTL = 20 °CQH = 5000 kJW = 2500 kJ
Sgen = kJ/K
6.Schwer
Eine Carnot-Wärmekraftmaschine nimmt 60 kW Wärme aus einer Quelle mit 600 °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 = 600 °CT0 = 27 °CTL = -5 °CQ̇H = 60 kW
Q̇L = kW
Lösungsschlüssel
- 1. W = 1640 kJ
- 2. W = 2070 kJ
- 3. Q̇H = 2,188 kW
- 4. ηmax = 68,63 %
- 5. Sgen = 3,641 kJ/K
- 6. Q̇L = 329,9 kW
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