Arbeitsblatt Wärmekraftmaschinen und Kältemaschinen mit Lösungen

Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 1300 kJ Wärme aus einem heißen Reservoir auf und gibt 910 kJ an ein kaltes Reservoir ab. Bestimme die Nutzarbeit W, die sie pro Zyklus liefert.

Eine Wärmepumpe mit einer Leistungszahl von 3,4 gibt 8 kW Wärme an ein Haus ab. Bestimme den Wärmestrom Q̇_L, den sie der Außenluft entzieht.

Eine reversible Kältemaschine hält einen Kühlraum auf 4 °C, indem sie 6,5 kW Wärme entzieht, und gibt Wärme an die Umgebung mit 25 °C ab. Bestimme den Wärmestrom Q̇_H, den sie abgibt.

Eine reversible (Carnot-)Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 2400 kJ Wärme aus einem Reservoir mit 375 °C auf und gibt 1215 kJ ab. Bestimme die Temperatur T_L des kalten Reservoirs in °C.

Eine Wärmepumpe hält ein Haus auf 22 °C, während es draußen -10 °C sind, und liefert 15 kW Wärme an das Haus. Bestimme die minimale Antriebsleistung Ẇ_min.

Eine Wärmepumpe gibt 9,5 kW Wärme an ein Heizsystem mit 35 °C ab und entzieht die Wärme einer Quelle mit 2 °C. Ihre tatsächliche Leistungszahl beträgt 40 % der Carnot-Leistungszahl zwischen diesen Temperaturen. Bestimme die elektrische Leistung Ẇ, die sie aufnimmt.