Arbeitsblatt Wärmekraftmaschinen und Kältemaschinen mit Lösungen

Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 3100 kJ Wärme aus einem heißen Reservoir auf und gibt 1705 kJ an ein kaltes Reservoir ab. Bestimme ihren thermischen Wirkungsgrad η.

Ein Kühlschrank entzieht seinem Kühlraum Wärme mit 2,9 kW, während sein Verdichter 1 kW Leistung aufnimmt. Bestimme den Wärmestrom Q̇_H, den er an die Küche abgibt.

Eine Wärmekraftmaschine arbeitet zwischen einem heißen Reservoir mit 200 °C und einem kalten Reservoir mit 5 °C. Sie nimmt 2400 kJ Wärme auf. Bestimme die größtmögliche Arbeit W_max, die sie liefern könnte.

Eine Wärmekraftmaschine arbeitet zwischen einem heißen Reservoir mit 475 °C und einem kalten Reservoir mit 20 °C. Sie nimmt 3100 kJ Wärme auf. Bestimme die größtmögliche Arbeit W_max, die sie liefern könnte.

Ein Kühlschrank hält seinen Kühlraum auf 4 °C in einer Küche mit 30 °C und entzieht dem Kühlraum Wärme mit 3 kW. Bestimme die höchstmögliche Leistungszahl COP_max.

Eine Carnot-Wärmekraftmaschine nimmt 190 kW Wärme aus einer Quelle mit 850 °C auf und gibt Wärme an die Umgebung mit 20 °C ab. Ihre gesamte Arbeit treibt eine Carnot-Kältemaschine an, die einem Gefrierraum mit -15 °C Wärme entzieht und ebenfalls Wärme an die Umgebung mit 20 °C abgibt. Bestimme den Wärmestrom Q̇_L, der dem Gefrierraum entzogen wird.