Arbeitsblatt Wärmekraftmaschinen und Kältemaschinen mit Lösungen

Eine Wärmepumpe mit einer Leistungszahl von 3,3 gibt 7 kW Wärme an ein Haus ab. Bestimme die elektrische Leistung Ẇ, die sie aufnimmt.

Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 4800 kJ Wärme aus einem heißen Reservoir auf und gibt 2880 kJ an ein kaltes Reservoir ab. Bestimme ihren thermischen Wirkungsgrad η.

Eine reversible Kältemaschine hält einen Kühlraum auf 2 °C, indem sie 6,5 kW Wärme entzieht, und gibt Wärme an die Umgebung mit 20 °C ab. Bestimme den Wärmestrom Q̇_H, den sie abgibt.

Eine Wärmekraftmaschine nimmt Wärme aus einer Quelle mit 350 °C auf und gibt Wärme an die Umgebung mit 15 °C ab. Ihr tatsächlicher thermischer Wirkungsgrad beträgt 30 %. Bestimme ihren exergetischen Wirkungsgrad η_II, das Verhältnis des tatsächlichen Wirkungsgrads zum Carnot-Wirkungsgrad.

Eine Carnot-Wärmekraftmaschine nimmt 100 kW Wärme aus einer Quelle mit 650 °C auf und gibt Wärme an die Umgebung mit 20 °C ab. Ihre gesamte Arbeit treibt eine Carnot-Kältemaschine an, die einem Gefrierraum mit -25 °C Wärme entzieht und ebenfalls Wärme an die Umgebung mit 20 °C abgibt. Bestimme den Wärmestrom Q̇_L, der dem Gefrierraum entzogen wird.

Ein Kühlschrank hält seinen Kühlraum auf -20 °C in einer Küche mit 30 °C und entzieht dem Kühlraum Wärme mit 2 kW. Bestimme die höchstmögliche Leistungszahl COP_max.