1.Leicht
Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 2500 kJ Wärme aus einem heißen Reservoir auf und gibt 1500 kJ an ein kaltes Reservoir ab. Bestimme die Nutzarbeit W, die sie pro Zyklus liefert.
QH = 2500 kJQL = 1500 kJ
W = kJ
Arbeitsblatt Wärmekraftmaschinen und Kältemaschinen mit Lösungen
2.Leicht
Ein Kraftwerk liefert eine Nettoleistung von 50 MW bei einem thermischen Wirkungsgrad von 45 %. Bestimme den zugeführten Wärmestrom Q̇H aus dem Brennstoff.
Ẇ = 50 MWη = 45%
Q̇H = MW
3.Mittel
Eine Wärmekraftmaschine arbeitet zwischen einem heißen Reservoir mit 425 °C und einem kalten Reservoir mit 40 °C. Sie nimmt 1600 kJ Wärme auf. Bestimme die größtmögliche Arbeit Wmax, die sie liefern könnte.
TH = 425 °CTL = 40 °CQH = 1600 kJ
Wmax = kJ
4.Mittel
Eine Wärmekraftmaschine arbeitet zwischen einem heißen Reservoir mit 275 °C und einem kalten Reservoir mit 35 °C. Bestimme den höchstmöglichen thermischen Wirkungsgrad ηmax.
TH = 275 °CTL = 35 °C
ηmax = %
5.Schwer
Ein Kühlschrank hält seinen Kühlraum auf 2 °C in einer Küche mit 28 °C und entzieht dem Kühlraum Wärme mit 4,5 kW. Bestimme die minimale Antriebsleistung Ẇmin.
TH = 28 °CTL = 2 °CQ̇L = 4,5 kW
Ẇmin = kW
6.Schwer
Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 3300 kJ Wärme aus einem Reservoir mit 450 °C auf, verrichtet 1353 kJ Arbeit und gibt den Rest an ein Reservoir mit 25 °C ab. Bestimme die gesamte erzeugte Entropie Sgen pro Zyklus.
TH = 450 °CTL = 25 °CQH = 3300 kJW = 1353 kJ
Sgen = kJ/K
Lösungsschlüssel
- 1. W = 1000 kJ
- 2. Q̇H = 111,1 MW
- 3. Wmax = 882,3 kJ
- 4. ηmax = 43,78 %
- 5. Ẇmin = 0,4252 kW
- 6. Sgen = 1,967 kJ/K
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