Arbeitsblatt Wärmekraftmaschinen und Kältemaschinen mit Lösungen

Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 1900 kJ Wärme aus einem heißen Reservoir auf und gibt 1235 kJ an ein kaltes Reservoir ab. Bestimme ihren thermischen Wirkungsgrad η.

Ein Kühlschrank entzieht seinem Kühlraum Wärme mit 1,29 kW, während sein Verdichter 0,3 kW Leistung aufnimmt. Bestimme seine Leistungszahl COP_R.

Eine Wärmekraftmaschine arbeitet zwischen einem heißen Reservoir mit 325 °C und einem kalten Reservoir mit 20 °C. Bestimme den höchstmöglichen thermischen Wirkungsgrad η_max.

Eine Wärmekraftmaschine arbeitet zwischen einem heißen Reservoir mit 200 °C und einem kalten Reservoir mit 40 °C. Sie nimmt 4200 kJ Wärme auf. Bestimme die größtmögliche Arbeit W_max, die sie liefern könnte.

Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 3000 kJ Wärme aus einem Reservoir mit 900 °C auf, verrichtet 1560 kJ Arbeit und gibt den Rest an ein Reservoir mit 35 °C ab. Bestimme die gesamte erzeugte Entropie S_gen pro Zyklus.

Eine Carnot-Wärmekraftmaschine nimmt 60 kW Wärme aus einer Quelle mit 400 °C auf und gibt Wärme an die Umgebung mit 25 °C ab. Ihre gesamte Arbeit treibt eine Carnot-Kältemaschine an, die einem Gefrierraum mit -25 °C Wärme entzieht und ebenfalls Wärme an die Umgebung mit 25 °C abgibt. Bestimme den Wärmestrom Q̇_L, der dem Gefrierraum entzogen wird.