Arbeitsblatt Wärmekraftmaschinen und Kältemaschinen mit Lösungen

Ein Kühlschrank entzieht seinem Kühlraum Wärme mit 5 kW, während sein Verdichter 2,5 kW Leistung aufnimmt. Bestimme den Wärmestrom Q̇_H, den er an die Küche abgibt.

Eine Wärmepumpe mit einer Leistungszahl von 3,5 gibt 15,5 kW Wärme an ein Haus ab. Bestimme den Wärmestrom Q̇_L, den sie der Außenluft entzieht.

Eine Wärmekraftmaschine arbeitet zwischen einem heißen Reservoir mit 375 °C und einem kalten Reservoir mit 40 °C. Sie nimmt 5000 kJ Wärme auf. Bestimme die größtmögliche Arbeit W_max, die sie liefern könnte.

Eine reversible (Carnot-)Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 3000 kJ Wärme aus einem Reservoir mit 675 °C auf und gibt 991 kJ ab. Bestimme die Temperatur T_L des kalten Reservoirs in °C.

Ein Kühlschrank hält seinen Kühlraum auf 5 °C in einer Küche mit 30 °C und entzieht dem Kühlraum Wärme mit 2 kW. Bestimme die höchstmögliche Leistungszahl COP_max.

Eine Carnot-Wärmekraftmaschine nimmt 160 kW Wärme aus einer Quelle mit 800 °C auf und gibt Wärme an die Umgebung mit 27 °C ab. Ihre gesamte Arbeit treibt eine Carnot-Kältemaschine an, die einem Gefrierraum mit -5 °C Wärme entzieht und ebenfalls Wärme an die Umgebung mit 27 °C abgibt. Bestimme den Wärmestrom Q̇_L, der dem Gefrierraum entzogen wird.