Arbeitsblatt Wärmekraftmaschinen und Kältemaschinen mit Lösungen

Ein Kraftwerk liefert eine Nettoleistung von 750 MW bei einem thermischen Wirkungsgrad von 33 %. Bestimme den Wärmestrom Q̇_L, der an das Kühlwasser abgegeben wird.

Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 4900 kJ Wärme aus einem heißen Reservoir auf und gibt 2940 kJ an ein kaltes Reservoir ab. Bestimme ihren thermischen Wirkungsgrad η.

Eine reversible Kältemaschine hält einen Kühlraum auf -10 °C, indem sie 2,5 kW Wärme entzieht, und gibt Wärme an die Umgebung mit 28 °C ab. Bestimme den Wärmestrom Q̇_H, den sie abgibt.

Eine Wärmekraftmaschine arbeitet zwischen einem heißen Reservoir mit 700 °C und einem kalten Reservoir mit 35 °C. Sie nimmt 800 kJ Wärme auf. Bestimme die größtmögliche Arbeit W_max, die sie liefern könnte.

Ein Kühlschrank hält seinen Kühlraum auf 4 °C in einer Küche mit 32 °C und entzieht dem Kühlraum Wärme mit 5 kW. Bestimme die höchstmögliche Leistungszahl COP_max.

Eine Wärmepumpe gibt 8,5 kW Wärme an ein Heizsystem mit 20 °C ab und entzieht die Wärme einer Quelle mit 2 °C. Ihre tatsächliche Leistungszahl beträgt 55 % der Carnot-Leistungszahl zwischen diesen Temperaturen. Bestimme die elektrische Leistung Ẇ, die sie aufnimmt.