1.Leicht
Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 1200 kJ Wärme aus einem heißen Reservoir auf und gibt 840 kJ an ein kaltes Reservoir ab. Bestimme ihren thermischen Wirkungsgrad η.
QH = 1200 kJQL = 840 kJ
η = %
Arbeitsblatt Wärmekraftmaschinen und Kältemaschinen mit Lösungen
2.Leicht
Eine Wärmepumpe mit einer Leistungszahl von 3,6 gibt 10 kW Wärme an ein Haus ab. Bestimme den Wärmestrom Q̇L, den sie der Außenluft entzieht.
COPHP = 3,6Q̇H = 10 kW
Q̇L = kW
3.Mittel
Eine reversible Kältemaschine hält einen Kühlraum auf -18 °C, indem sie 5,5 kW Wärme entzieht, und gibt Wärme an die Umgebung mit 20 °C ab. Bestimme den Wärmestrom Q̇H, den sie abgibt.
TL = -18 °CTH = 20 °CQ̇L = 5,5 kW
Q̇H = kW
4.Mittel
Eine Wärmekraftmaschine arbeitet zwischen einem heißen Reservoir mit 250 °C und einem kalten Reservoir mit 40 °C. Sie nimmt 1100 kJ Wärme auf. Bestimme die größtmögliche Arbeit Wmax, die sie liefern könnte.
TH = 250 °CTL = 40 °CQH = 1100 kJ
Wmax = kJ
5.Schwer
Eine Wärmepumpe gibt 16 kW Wärme an ein Heizsystem mit 45 °C ab und entzieht die Wärme einer Quelle mit 2 °C. Ihre tatsächliche Leistungszahl beträgt 45 % der Carnot-Leistungszahl zwischen diesen Temperaturen. Bestimme die elektrische Leistung Ẇ, die sie aufnimmt.
TH = 45 °CTL = 2 °CηII = 45%Q̇H = 16 kW
Ẇ = kW
6.Schwer
Eine Wärmepumpe gibt 9,5 kW Wärme an ein Heizsystem mit 21 °C ab und entzieht die Wärme einer Quelle mit -5 °C. Ihre tatsächliche Leistungszahl beträgt 55 % der Carnot-Leistungszahl zwischen diesen Temperaturen. Bestimme die elektrische Leistung Ẇ, die sie aufnimmt.
TH = 21 °CTL = -5 °CηII = 55%Q̇H = 9,5 kW
Ẇ = kW
Lösungsschlüssel
- 1. η = 30 %
- 2. Q̇L = 7,222 kW
- 3. Q̇H = 6,319 kW
- 4. Wmax = 441,6 kJ
- 5. Ẇ = 4,806 kW
- 6. Ẇ = 1,527 kW
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