解答つき熱機関と冷凍機ワークシート

無料で印刷できる熱機関と冷凍機のワークシート:やさしい問題から試験レベルまで 6 問、解答つき。印刷するか PDF で保存できます。

先生方へ: 授業で自由に印刷・コピーしてお使いいただけます。新しいワークシートごとに数値が変わり、専用の解答が付きます。授業ページに ExamProblems へのリンクを載せていただけると嬉しいです。

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1.やさしい
高温熱源低温熱源EQH​ = 3900 kJQL​ = 2730 kJW = ?

熱機関が 1 サイクルごとに高温熱源から 3900 kJ の熱を受け取り、低温熱源へ 2730 kJ を捨てる。 1 サイクルあたりの正味の仕事 W を求めよ。

QH = 3900 kJQL = 2730 kJ
W = kJ
2.やさしい
高温熱源低温熱源EQH​ = 4400 kJQL​ = 3080 kJW = ?

熱機関が 1 サイクルごとに高温熱源から 4400 kJ の熱を受け取り、低温熱源へ 3080 kJ を捨てる。 1 サイクルあたりの正味の仕事 W を求めよ。

QH = 4400 kJQL = 3080 kJ
W = kJ
3.ふつう
TH​ = 625 °CTL​ = ?EQH​ = 1000 kJQL​ = 326 kJW

可逆(カルノー)熱機関が 1 サイクルあたり 625 °C の熱源から 1000 kJ の熱を受け取り、326 kJ を放出する。低温熱源の温度 TL を °C で求めよ。

TH = 625 °CQH = 1000 kJQL = 326 kJ
TL = °C
4.ふつう
TH​ = 675 °CTL​ = ?EQH​ = 2300 kJQL​ = 760 kJW

可逆(カルノー)熱機関が 1 サイクルあたり 675 °C の熱源から 2300 kJ の熱を受け取り、760 kJ を放出する。低温熱源の温度 TL を °C で求めよ。

TH = 675 °CQH = 2300 kJQL = 760 kJ
TL = °C
5.むずかしい
TH​ = 55 °CTL​ = 10 °CHPQ̇H​ = 9 kWQ̇L​Ẇ = ?

ヒートポンプが 10 °C の熱源から熱をくみ上げ、55 °C の暖房システムに 9 kW の熱を供給する。実際の COP はこれらの温度間のカルノー COP の 30% である。使う電力 Ẇ を求めよ。

TH = 55 °CTL = 10 °CηII = 30%Q̇H = 9 kW
Ẇ = kW
6.むずかしい
TH​ = 400 °CT0​ = 30 °CTL​ = -15 °CERWQ̇H​ = 180 kWQ̇L​ = ?

カルノー熱機関が 400 °C の熱源から 180 kW の熱を受け取り、30 °C の周囲へ熱を放出する。その仕事はすべてカルノー冷凍機を駆動し、冷凍機は -15 °C の冷凍庫から熱を取り除いて、同じく 30 °C の周囲へ熱を放出する。冷凍庫から熱を取り除く割合 Q̇L を求めよ。

TH = 400 °CT0 = 30 °CTL = -15 °CQ̇H = 180 kW
Q̇L = kW

解答

  1. 1. W = 1170 kJ
  2. 2. W = 1320 kJ
  3. 3. TL = 19.65 °C
  4. 4. TL = 40.15 °C
  5. 5. Ẇ = 4.114 kW
  6. 6. Q̇L = 567.6 kW

ステップごとの詳しい解答:このトピックは examproblems.com で練習できます。