1.Leicht
Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 2100 kJ Wärme aus einem heißen Reservoir auf und gibt 1680 kJ an ein kaltes Reservoir ab. Bestimme die Nutzarbeit W, die sie pro Zyklus liefert.
QH = 2100 kJQL = 1680 kJ
W = kJ
Arbeitsblatt Wärmekraftmaschinen und Kältemaschinen mit Lösungen
2.Leicht
Eine Wärmepumpe mit einer Leistungszahl von 3 gibt 19 kW Wärme an ein Haus ab. Bestimme den Wärmestrom Q̇L, den sie der Außenluft entzieht.
COPHP = 3Q̇H = 19 kW
Q̇L = kW
3.Mittel
Eine Wärmekraftmaschine arbeitet zwischen einem heißen Reservoir mit 275 °C und einem kalten Reservoir mit 20 °C. Sie nimmt 700 kJ Wärme auf. Bestimme die größtmögliche Arbeit Wmax, die sie liefern könnte.
TH = 275 °CTL = 20 °CQH = 700 kJ
Wmax = kJ
4.Mittel
Eine reversible (Carnot-)Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 800 kJ Wärme aus einem Reservoir mit 200 °C auf und gibt 513 kJ ab. Bestimme die Temperatur TL des kalten Reservoirs in °C.
TH = 200 °CQH = 800 kJQL = 513 kJ
TL = °C
5.Schwer
Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 1800 kJ Wärme aus einem Reservoir mit 300 °C auf, verrichtet 432 kJ Arbeit und gibt den Rest an ein Reservoir mit 25 °C ab. Bestimme die gesamte erzeugte Entropie Sgen pro Zyklus.
TH = 300 °CTL = 25 °CQH = 1800 kJW = 432 kJ
Sgen = kJ/K
6.Schwer
Ein Kühlschrank hält seinen Kühlraum auf -20 °C in einer Küche mit 35 °C und entzieht dem Kühlraum Wärme mit 1,5 kW. Bestimme die höchstmögliche Leistungszahl COPmax.
TH = 35 °CTL = -20 °CQ̇L = 1,5 kW
COPmax =
Lösungsschlüssel
- 1. W = 420 kJ
- 2. Q̇L = 12,67 kW
- 3. Wmax = 325,6 kJ
- 4. TL = 30,26 °C
- 5. Sgen = 1,448 kJ/K
- 6. COPmax = 4,603
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