解答つき熱機関と冷凍機ワークシート

熱機関が 1 サイクルごとに高温熱源から 3700 kJ の熱を受け取り、低温熱源へ 2220 kJ を捨てる。 1 サイクルあたりの正味の仕事 W を求めよ。

成績係数 4.3 のヒートポンプが家に 8.5 kW の熱を供給する。 ヒートポンプが使う電力 Ẇ を求めよ。

可逆冷凍機が 2.5 kW の熱を取り除いて冷蔵室を 0 °C に保ち、28 °C の周囲へ熱を放出する。放出する熱量 Q̇_H を求めよ。

熱機関が 700 °C の高温熱源と 15 °C の低温熱源の間で働く。 この機関は 4200 kJ の熱を受け取る。得られる最大の仕事 W_max を求めよ。

カルノー熱機関が 950 °C の熱源から 80 kW の熱を受け取り、27 °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 27 °C の周囲へ熱を放出する。冷凍庫から熱を取り除く割合 Q̇_L を求めよ。

ヒートポンプが 7 °C の熱源から熱をくみ上げ、22 °C の暖房システムに 4.5 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 40% である。使う電力 Ẇ を求めよ。