Arbeitsblatt Wärmekraftmaschinen und Kältemaschinen mit Lösungen

Eine Wärmepumpe mit einer Leistungszahl von 4,2 gibt 10 kW Wärme an ein Haus ab. Bestimme die elektrische Leistung Ẇ, die sie aufnimmt.

Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 4100 kJ Wärme aus einem heißen Reservoir auf und gibt 2665 kJ an ein kaltes Reservoir ab. Bestimme ihren thermischen Wirkungsgrad η.

Eine reversible Kältemaschine hält einen Kühlraum auf 5 °C, indem sie 1,5 kW Wärme entzieht, und gibt Wärme an die Umgebung mit 35 °C ab. Bestimme den Wärmestrom Q̇_H, den sie abgibt.

Eine reversible (Carnot-)Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 3100 kJ Wärme aus einem Reservoir mit 300 °C auf und gibt 1531 kJ ab. Bestimme die Temperatur T_L des kalten Reservoirs in °C.

Ein Kühlschrank hält seinen Kühlraum auf -20 °C in einer Küche mit 32 °C und entzieht dem Kühlraum Wärme mit 1,5 kW. Bestimme die minimale Antriebsleistung Ẇ_min.

Zwei Carnot-Maschinen arbeiten hintereinander. Maschine A nimmt Wärme aus einem Reservoir mit 500 °C auf und gibt Wärme an ein Zwischenreservoir mit der Temperatur T_m ab. Maschine B nimmt diese gesamte Wärme auf und gibt Wärme an ein Reservoir mit 30 °C ab. Beide Maschinen haben denselben thermischen Wirkungsgrad. Bestimme T_m in °C.