1.Leicht
Eine Wärmepumpe mit einer Leistungszahl von 3 gibt 5 kW Wärme an ein Haus ab. Bestimme die elektrische Leistung Ẇ, die sie aufnimmt.
COPHP = 3Q̇H = 5 kW
Ẇ = kW
Arbeitsblatt Wärmekraftmaschinen und Kältemaschinen mit Lösungen
2.Leicht
Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 4200 kJ Wärme aus einem heißen Reservoir auf und gibt 2730 kJ an ein kaltes Reservoir ab. Bestimme ihren thermischen Wirkungsgrad η.
QH = 4200 kJQL = 2730 kJ
η = %
3.Mittel
Eine Wärmekraftmaschine arbeitet zwischen einem heißen Reservoir mit 650 °C und einem kalten Reservoir mit 40 °C. Sie nimmt 2300 kJ Wärme auf. Bestimme die größtmögliche Arbeit Wmax, die sie liefern könnte.
TH = 650 °CTL = 40 °CQH = 2300 kJ
Wmax = kJ
4.Mittel
Eine reversible Kältemaschine hält einen Kühlraum auf -10 °C, indem sie 8,5 kW Wärme entzieht, und gibt Wärme an die Umgebung mit 20 °C ab. Bestimme den Wärmestrom Q̇H, den sie abgibt.
TL = -10 °CTH = 20 °CQ̇L = 8,5 kW
Q̇H = kW
5.Schwer
Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 1500 kJ Wärme aus einem Reservoir mit 700 °C auf, verrichtet 510 kJ Arbeit und gibt den Rest an ein Reservoir mit 40 °C ab. Bestimme die gesamte erzeugte Entropie Sgen pro Zyklus.
TH = 700 °CTL = 40 °CQH = 1500 kJW = 510 kJ
Sgen = kJ/K
6.Schwer
Ein Kühlschrank hält seinen Kühlraum auf -18 °C in einer Küche mit 28 °C und entzieht dem Kühlraum Wärme mit 3 kW. Bestimme die minimale Antriebsleistung Ẇmin.
TH = 28 °CTL = -18 °CQ̇L = 3 kW
Ẇmin = kW
Lösungsschlüssel
- 1. Ẇ = 1,667 kW
- 2. η = 35 %
- 3. Wmax = 1520 kJ
- 4. Q̇H = 9,469 kW
- 5. Sgen = 1,62 kJ/K
- 6. Ẇmin = 0,5409 kW
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