Arbeitsblatt Wärmekraftmaschinen und Kältemaschinen mit Lösungen

Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 2900 kJ Wärme aus einem heißen Reservoir auf und gibt 2320 kJ an ein kaltes Reservoir ab. Bestimme ihren thermischen Wirkungsgrad η.

Ein Kühlschrank entzieht seinem Kühlraum Wärme mit 9,2 kW, während sein Verdichter 2,3 kW Leistung aufnimmt. Bestimme den Wärmestrom Q̇_H, den er an die Küche abgibt.

Eine Wärmekraftmaschine nimmt Wärme aus einer Quelle mit 400 °C auf und gibt Wärme an die Umgebung mit 10 °C ab. Ihr tatsächlicher thermischer Wirkungsgrad beträgt 43 %. Bestimme ihren exergetischen Wirkungsgrad η_II, das Verhältnis des tatsächlichen Wirkungsgrads zum Carnot-Wirkungsgrad.

Eine Wärmekraftmaschine arbeitet zwischen einem heißen Reservoir mit 475 °C und einem kalten Reservoir mit 25 °C. Sie nimmt 2500 kJ Wärme auf. Bestimme die größtmögliche Arbeit W_max, die sie liefern könnte.

Eine Wärmepumpe hält ein Haus auf 22 °C, während es draußen 0 °C sind, und liefert 7 kW Wärme an das Haus. Bestimme die minimale Antriebsleistung Ẇ_min.

Zwei Carnot-Maschinen arbeiten hintereinander. Maschine A nimmt Wärme aus einem Reservoir mit 850 °C auf und gibt Wärme an ein Zwischenreservoir mit der Temperatur T_m ab. Maschine B nimmt diese gesamte Wärme auf und gibt Wärme an ein Reservoir mit 15 °C ab. Beide Maschinen verrichten dieselbe Arbeit. Bestimme T_m in °C.