Arbeitsblatt Wärmekraftmaschinen und Kältemaschinen mit Lösungen

Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 5000 kJ Wärme aus einem heißen Reservoir auf und gibt 2750 kJ an ein kaltes Reservoir ab. Bestimme die Nutzarbeit W, die sie pro Zyklus liefert.

Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 3000 kJ Wärme aus einem heißen Reservoir auf und gibt 2250 kJ an ein kaltes Reservoir ab. Bestimme ihren thermischen Wirkungsgrad η.

Eine reversible Kältemaschine hält einen Kühlraum auf -25 °C, indem sie 10 kW Wärme entzieht, und gibt Wärme an die Umgebung mit 30 °C ab. Bestimme den Wärmestrom Q̇_H, den sie abgibt.

Eine Wärmekraftmaschine arbeitet zwischen einem heißen Reservoir mit 550 °C und einem kalten Reservoir mit 25 °C. Bestimme den höchstmöglichen thermischen Wirkungsgrad η_max.

Ein Kühlschrank hält seinen Kühlraum auf -10 °C in einer Küche mit 30 °C und entzieht dem Kühlraum Wärme mit 3 kW. Bestimme die höchstmögliche Leistungszahl COP_max.

Eine Wärmepumpe gibt 5 kW Wärme an ein Heizsystem mit 45 °C ab und entzieht die Wärme einer Quelle mit 7 °C. Ihre tatsächliche Leistungszahl beträgt 30 % der Carnot-Leistungszahl zwischen diesen Temperaturen. Bestimme die elektrische Leistung Ẇ, die sie aufnimmt.