Arbeitsblatt Wärmekraftmaschinen und Kältemaschinen mit Lösungen

Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 1100 kJ Wärme aus einem heißen Reservoir auf und gibt 880 kJ an ein kaltes Reservoir ab. Bestimme ihren thermischen Wirkungsgrad η.

Eine Wärmepumpe mit einer Leistungszahl von 2,5 gibt 18 kW Wärme an ein Haus ab. Bestimme den Wärmestrom Q̇_L, den sie der Außenluft entzieht.

Eine Wärmekraftmaschine nimmt Wärme aus einer Quelle mit 800 °C auf und gibt Wärme an die Umgebung mit 10 °C ab. Ihr tatsächlicher thermischer Wirkungsgrad beträgt 29 %. Bestimme ihren exergetischen Wirkungsgrad η_II, das Verhältnis des tatsächlichen Wirkungsgrads zum Carnot-Wirkungsgrad.

Eine Wärmekraftmaschine arbeitet zwischen einem heißen Reservoir mit 750 °C und einem kalten Reservoir mit 20 °C. Sie nimmt 4700 kJ Wärme auf. Bestimme die größtmögliche Arbeit W_max, die sie liefern könnte.

Eine Wärmepumpe hält ein Haus auf 22 °C, während es draußen -5 °C sind, und liefert 11 kW Wärme an das Haus. Bestimme die minimale Antriebsleistung Ẇ_min.

Eine Wärmekraftmaschine nimmt pro Zyklus 600 kJ Wärme aus einem Reservoir mit 600 °C auf, verrichtet 198 kJ Arbeit und gibt den Rest an ein Reservoir mit 25 °C ab. Bestimme die gesamte erzeugte Entropie S_gen pro Zyklus.