Arbeitsblatt Wärmekraftmaschinen und Kältemaschinen mit Lösungen

Ein Kühlschrank entzieht seinem Kühlraum Wärme mit 6,4 kW, während sein Verdichter 2 kW Leistung aufnimmt. Bestimme seine Leistungszahl COP_R.

Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 1800 kJ Wärme aus einem heißen Reservoir auf und gibt 1170 kJ an ein kaltes Reservoir ab. Bestimme die Nutzarbeit W, die sie pro Zyklus liefert.

Eine Wärmekraftmaschine arbeitet zwischen einem heißen Reservoir mit 475 °C und einem kalten Reservoir mit 5 °C. Sie nimmt 4400 kJ Wärme auf. Bestimme die größtmögliche Arbeit W_max, die sie liefern könnte.

Eine reversible Kältemaschine hält einen Kühlraum auf -30 °C, indem sie 0,5 kW Wärme entzieht, und gibt Wärme an die Umgebung mit 35 °C ab. Bestimme den Wärmestrom Q̇_H, den sie abgibt.

Eine Carnot-Wärmekraftmaschine nimmt 90 kW Wärme aus einer Quelle mit 900 °C auf und gibt Wärme an die Umgebung mit 30 °C ab. Ihre gesamte Arbeit treibt eine Carnot-Kältemaschine an, die einem Gefrierraum mit -15 °C Wärme entzieht und ebenfalls Wärme an die Umgebung mit 30 °C abgibt. Bestimme den Wärmestrom Q̇_L, der dem Gefrierraum entzogen wird.

Eine Wärmepumpe hält ein Haus auf 20 °C, während es draußen -10 °C sind, und liefert 8 kW Wärme an das Haus. Bestimme die höchstmögliche Leistungszahl COP_max.