Arbeitsblatt Wärmekraftmaschinen und Kältemaschinen mit Lösungen

Ein Kraftwerk liefert eine Nettoleistung von 200 MW bei einem thermischen Wirkungsgrad von 40 %. Bestimme den Wärmestrom Q̇_L, der an das Kühlwasser abgegeben wird.

Eine Wärmepumpe mit einer Leistungszahl von 3,8 gibt 7,5 kW Wärme an ein Haus ab. Bestimme die elektrische Leistung Ẇ, die sie aufnimmt.

Eine Wärmekraftmaschine arbeitet zwischen einem heißen Reservoir mit 775 °C und einem kalten Reservoir mit 5 °C. Sie nimmt 4000 kJ Wärme auf. Bestimme die größtmögliche Arbeit W_max, die sie liefern könnte.

Eine Wärmekraftmaschine nimmt Wärme aus einer Quelle mit 550 °C auf und gibt Wärme an die Umgebung mit 40 °C ab. Ihr tatsächlicher thermischer Wirkungsgrad beträgt 25 %. Bestimme ihren exergetischen Wirkungsgrad η_II, das Verhältnis des tatsächlichen Wirkungsgrads zum Carnot-Wirkungsgrad.

Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 4900 kJ Wärme aus einem Reservoir mit 350 °C auf, verrichtet 1715 kJ Arbeit und gibt den Rest an ein Reservoir mit 35 °C ab. Bestimme die gesamte erzeugte Entropie S_gen pro Zyklus.

Ein Kühlschrank hält seinen Kühlraum auf -10 °C in einer Küche mit 32 °C und entzieht dem Kühlraum Wärme mit 2 kW. Bestimme die minimale Antriebsleistung Ẇ_min.