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。

新しいワークシートヒントつきでオンライン練習

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。

名前: ____________________   日付: ____________

1.やさしい
高温熱源低温熱源EQH​ = 1900 kJQL​ = 1045 kJW = ?

熱機関が 1 サイクルごとに高温熱源から 1900 kJ の熱を受け取り、低温熱源へ 1045 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 = 1900 kJQL = 1045 kJ
W = kJ
2.やさしい
家外気HPQ̇H​ = 12.5 kWQ̇L​Ẇ = ?

成績係数 3.5 のヒートポンプが家に 12.5 kW の熱を供給する。 ヒートポンプが使う電力 Ẇ を求めよ。

COPHP = 3.5Q̇H = 12.5 kW
Ẇ = kW
3.ふつう
TH​ = 275 °CTL​ = 20 °CEQH​QL​W

熱機関が 275 °C の高温熱源と 20 °C の低温熱源の間で働く。 可能な最大の熱効率 ηmax を求めよ。

TH = 275 °CTL = 20 °C
ηmax = %
4.ふつう
TH​ = 30 °CTL​ = -25 °CRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 7 kWẆ

可逆冷凍機が 7 kW の熱を取り除いて冷蔵室を -25 °C に保ち、30 °C の周囲へ熱を放出する。放出する熱量 Q̇H を求めよ。

TL = -25 °CTH = 30 °CQ̇L = 7 kW
Q̇H = kW
5.むずかしい
TH​ = 20 °CTL​ = -10 °CHPQ̇H​ = 17 kWQ̇L​Ẇ = ?

ヒートポンプが -10 °C の熱源から熱をくみ上げ、20 °C の暖房システムに 17 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 55% である。使う電力 Ẇ を求めよ。

TH = 20 °CTL = -10 °CηII = 55%Q̇H = 17 kW
Ẇ = kW
6.むずかしい
TH​ = 500 °CT0​ = 30 °CTL​ = -10 °CERWQ̇H​ = 130 kWQ̇L​ = ?

カルノー熱機関が 500 °C の熱源から 130 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 -10 °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 = 500 °CT0 = 30 °CTL = -10 °CQ̇H = 130 kW
Q̇L = kW

解答

  1. 1. W = 855 kJ
  2. 2. Ẇ = 3.571 kW
  3. 3. ηmax = 46.52 %
  4. 4. Q̇H = 8.551 kW
  5. 5. Ẇ = 3.163 kW
  6. 6. Q̇L = 519.9 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。