Arbeitsblatt Wärmekraftmaschinen und Kältemaschinen mit Lösungen

Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 1200 kJ Wärme aus einem heißen Reservoir auf und gibt 780 kJ an ein kaltes Reservoir ab. Bestimme ihren thermischen Wirkungsgrad η.

Eine Wärmepumpe mit einer Leistungszahl von 2,5 gibt 17,5 kW Wärme an ein Haus ab. Bestimme den Wärmestrom Q̇_L, den sie der Außenluft entzieht.

Eine Wärmekraftmaschine nimmt Wärme aus einer Quelle mit 850 °C auf und gibt Wärme an die Umgebung mit 25 °C ab. Ihr tatsächlicher thermischer Wirkungsgrad beträgt 51 %. Bestimme ihren exergetischen Wirkungsgrad η_II, das Verhältnis des tatsächlichen Wirkungsgrads zum Carnot-Wirkungsgrad.

Eine Wärmekraftmaschine nimmt Wärme aus einer Quelle mit 550 °C auf und gibt Wärme an die Umgebung mit 30 °C ab. Ihr tatsächlicher thermischer Wirkungsgrad beträgt 41 %. Bestimme ihren exergetischen Wirkungsgrad η_II, das Verhältnis des tatsächlichen Wirkungsgrads zum Carnot-Wirkungsgrad.

Eine Wärmepumpe hält ein Haus auf 20 °C, während es draußen -10 °C sind, und liefert 4 kW Wärme an das Haus. Bestimme die minimale Antriebsleistung Ẇ_min.

Eine Carnot-Wärmekraftmaschine nimmt 160 kW Wärme aus einer Quelle mit 850 °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.