1.Leicht
Eine Wärmepumpe mit einer Leistungszahl von 4,8 gibt 17,5 kW Wärme an ein Haus ab. Bestimme den Wärmestrom Q̇L, den sie der Außenluft entzieht.
COPHP = 4,8Q̇H = 17,5 kW
Q̇L = kW
Arbeitsblatt Wärmekraftmaschinen und Kältemaschinen mit Lösungen
2.Leicht
Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 4200 kJ Wärme aus einem heißen Reservoir auf und gibt 2940 kJ an ein kaltes Reservoir ab. Bestimme ihren thermischen Wirkungsgrad η.
QH = 4200 kJQL = 2940 kJ
η = %
3.Mittel
Eine Wärmekraftmaschine arbeitet zwischen einem heißen Reservoir mit 625 °C und einem kalten Reservoir mit 5 °C. Sie nimmt 2300 kJ Wärme auf. Bestimme die größtmögliche Arbeit Wmax, die sie liefern könnte.
TH = 625 °CTL = 5 °CQH = 2300 kJ
Wmax = kJ
4.Mittel
Eine reversible (Carnot-)Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 1000 kJ Wärme aus einem Reservoir mit 625 °C auf und gibt 365 kJ ab. Bestimme die Temperatur TL des kalten Reservoirs in °C.
TH = 625 °CQH = 1000 kJQL = 365 kJ
TL = °C
5.Schwer
Ein Kühlschrank hält seinen Kühlraum auf -10 °C in einer Küche mit 28 °C und entzieht dem Kühlraum Wärme mit 4,5 kW. Bestimme die minimale Antriebsleistung Ẇmin.
TH = 28 °CTL = -10 °CQ̇L = 4,5 kW
Ẇmin = kW
6.Schwer
Eine Wärmepumpe hält ein Haus auf 21 °C, während es draußen 0 °C sind, und liefert 6 kW Wärme an das Haus. Bestimme die höchstmögliche Leistungszahl COPmax.
TH = 21 °CTL = 0 °CQ̇H = 6 kW
COPmax =
Lösungsschlüssel
- 1. Q̇L = 13,85 kW
- 2. η = 30 %
- 3. Wmax = 1588 kJ
- 4. TL = 54,67 °C
- 5. Ẇmin = 0,6498 kW
- 6. COPmax = 14,01
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