Arbeitsblatt Wärmekraftmaschinen und Kältemaschinen mit Lösungen

Ein Kraftwerk liefert eine Nettoleistung von 300 MW bei einem thermischen Wirkungsgrad von 42 %. Bestimme den Wärmestrom Q̇_L, der an das Kühlwasser abgegeben wird.

Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 4000 kJ Wärme aus einem heißen Reservoir auf und gibt 2400 kJ an ein kaltes Reservoir ab. Bestimme ihren thermischen Wirkungsgrad η.

Eine reversible (Carnot-)Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 2400 kJ Wärme aus einem Reservoir mit 525 °C auf und gibt 987 kJ ab. Bestimme die Temperatur T_L des kalten Reservoirs in °C.

Eine Wärmekraftmaschine arbeitet zwischen einem heißen Reservoir mit 700 °C und einem kalten Reservoir mit 35 °C. Sie nimmt 700 kJ Wärme auf. Bestimme die größtmögliche Arbeit W_max, die sie liefern könnte.

Eine Wärmepumpe hält ein Haus auf 21 °C, während es draußen 7 °C sind, und liefert 4 kW Wärme an das Haus. Bestimme die minimale Antriebsleistung Ẇ_min.

Eine Carnot-Wärmekraftmaschine nimmt 60 kW Wärme aus einer Quelle mit 750 °C auf und gibt Wärme an die Umgebung mit 25 °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 25 °C abgibt. Bestimme den Wärmestrom Q̇_L, der dem Gefrierraum entzogen wird.