Arbeitsblatt Wärmekraftmaschinen und Kältemaschinen mit Lösungen

Ein Kraftwerk liefert eine Nettoleistung von 600 MW bei einem thermischen Wirkungsgrad von 25 %. Bestimme den zugeführten Wärmestrom Q̇_H aus dem Brennstoff.

Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 2000 kJ Wärme aus einem heißen Reservoir auf und gibt 1300 kJ an ein kaltes Reservoir ab. Bestimme ihren thermischen Wirkungsgrad η.

Eine Wärmekraftmaschine arbeitet zwischen einem heißen Reservoir mit 500 °C und einem kalten Reservoir mit 10 °C. Sie nimmt 5000 kJ Wärme auf. Bestimme die größtmögliche Arbeit W_max, die sie liefern könnte.

Eine reversible (Carnot-)Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 1600 kJ Wärme aus einem Reservoir mit 250 °C auf und gibt 881 kJ ab. Bestimme die Temperatur T_L des kalten Reservoirs in °C.

Ein Kühlschrank hält seinen Kühlraum auf -20 °C in einer Küche mit 25 °C und entzieht dem Kühlraum Wärme mit 0,5 kW. Bestimme die minimale Antriebsleistung Ẇ_min.

Eine Wärmepumpe gibt 16 kW Wärme an ein Heizsystem mit 45 °C ab und entzieht die Wärme einer Quelle mit -5 °C. Ihre tatsächliche Leistungszahl beträgt 50 % der Carnot-Leistungszahl zwischen diesen Temperaturen. Bestimme die elektrische Leistung Ẇ, die sie aufnimmt.