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。
解答つき熱機関と冷凍機ワークシート
1.やさしい
QH = 3900 kJQL = 2730 kJ
W = kJ
2.やさしい
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
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
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
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
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. W = 1170 kJ
- 2. W = 1320 kJ
- 3. TL = 19.65 °C
- 4. TL = 40.15 °C
- 5. Ẇ = 4.114 kW
- 6. Q̇L = 567.6 kW
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