Arbeitsblatt Wärmekraftmaschinen und Kältemaschinen mit Lösungen

Ein Kraftwerk liefert eine Nettoleistung von 1000 MW bei einem thermischen Wirkungsgrad von 25 %. Bestimme den Wärmestrom Q̇_L, der an das Kühlwasser abgegeben wird.

Ein Kühlschrank entzieht seinem Kühlraum Wärme mit 6,27 kW, während sein Verdichter 1,9 kW Leistung aufnimmt. Bestimme den Wärmestrom Q̇_H, den er an die Küche abgibt.

Eine Wärmekraftmaschine nimmt Wärme aus einer Quelle mit 650 °C auf und gibt Wärme an die Umgebung mit 40 °C ab. Ihr tatsächlicher thermischer Wirkungsgrad beträgt 46 %. Bestimme ihren exergetischen Wirkungsgrad η_II, das Verhältnis des tatsächlichen Wirkungsgrads zum Carnot-Wirkungsgrad.

Eine Wärmekraftmaschine arbeitet zwischen einem heißen Reservoir mit 650 °C und einem kalten Reservoir mit 15 °C. Bestimme den höchstmöglichen thermischen Wirkungsgrad η_max.

Ein Kühlschrank hält seinen Kühlraum auf -20 °C in einer Küche mit 28 °C und entzieht dem Kühlraum Wärme mit 0,5 kW. Bestimme die höchstmögliche Leistungszahl COP_max.

Eine Carnot-Wärmekraftmaschine nimmt 80 kW Wärme aus einer Quelle mit 850 °C auf und gibt Wärme an die Umgebung mit 27 °C ab. Ihre gesamte Arbeit treibt eine Carnot-Kältemaschine an, die einem Gefrierraum mit -10 °C Wärme entzieht und ebenfalls Wärme an die Umgebung mit 27 °C abgibt. Bestimme den Wärmestrom Q̇_L, der dem Gefrierraum entzogen wird.