1.Leicht
Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 1900 kJ Wärme aus einem heißen Reservoir auf und gibt 1140 kJ an ein kaltes Reservoir ab. Bestimme die Nutzarbeit W, die sie pro Zyklus liefert.
QH = 1900 kJQL = 1140 kJ
W = kJ
Arbeitsblatt Wärmekraftmaschinen und Kältemaschinen mit Lösungen
2.Leicht
Eine Wärmepumpe mit einer Leistungszahl von 3 gibt 20 kW Wärme an ein Haus ab. Bestimme den Wärmestrom Q̇L, den sie der Außenluft entzieht.
COPHP = 3Q̇H = 20 kW
Q̇L = kW
3.Mittel
Eine Wärmekraftmaschine arbeitet zwischen einem heißen Reservoir mit 250 °C und einem kalten Reservoir mit 35 °C. Sie nimmt 600 kJ Wärme auf. Bestimme die größtmögliche Arbeit Wmax, die sie liefern könnte.
TH = 250 °CTL = 35 °CQH = 600 kJ
Wmax = kJ
4.Mittel
Eine Wärmekraftmaschine arbeitet zwischen einem heißen Reservoir mit 700 °C und einem kalten Reservoir mit 5 °C. Bestimme den höchstmöglichen thermischen Wirkungsgrad ηmax.
TH = 700 °CTL = 5 °C
ηmax = %
5.Schwer
Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 4200 kJ Wärme aus einem Reservoir mit 900 °C auf, verrichtet 1890 kJ Arbeit und gibt den Rest an ein Reservoir mit 20 °C ab. Bestimme die gesamte erzeugte Entropie Sgen pro Zyklus.
TH = 900 °CTL = 20 °CQH = 4200 kJW = 1890 kJ
Sgen = kJ/K
6.Schwer
Eine Wärmepumpe hält ein Haus auf 20 °C, während es draußen 7 °C sind, und liefert 15 kW Wärme an das Haus. Bestimme die minimale Antriebsleistung Ẇmin.
TH = 20 °CTL = 7 °CQ̇H = 15 kW
Ẇmin = kW
Lösungsschlüssel
- 1. W = 760 kJ
- 2. Q̇L = 13,33 kW
- 3. Wmax = 246,6 kJ
- 4. ηmax = 71,42 %
- 5. Sgen = 4,3 kJ/K
- 6. Ẇmin = 0,6652 kW
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