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。

名前: ____________________   日付: ____________

1.やさしい
高温熱源低温熱源EQH​ = 4200 kJQL​ = 2520 kJW

熱機関が 1 サイクルごとに高温熱源から 4200 kJ の熱を受け取り、低温熱源へ 2520 kJ を捨てる。 熱効率 η を求めよ。

QH = 4200 kJQL = 2520 kJ
η = %
2.やさしい
高温熱源低温熱源EQH​ = 1900 kJQL​ = 1235 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 1235 kJ を捨てる。 熱効率 η を求めよ。

QH = 1900 kJQL = 1235 kJ
η = %
3.ふつう
TH​ = 550 °CTL​ = 20 °CEQH​QL​η = 35%

熱機関が 550 °C の熱源から熱を受け取り、20 °C の周囲へ熱を放出する。実際の熱効率は 35% である。第二法則効率(実際の効率とカルノー効率の比)ηII を求めよ。

TH = 550 °CTL = 20 °Cη = 35%
ηII = %
4.ふつう
TH​ = 550 °CTL​ = 40 °CEQH​QL​W

熱機関が 550 °C の高温熱源と 40 °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 = 550 °CTL = 40 °C
ηmax = %
5.むずかしい
TH​ = 500 °CTL​ = 25 °CEQH​ = 2500 kJQL​ = 1425 kJW = 1075 kJ

熱機関が 1 サイクルあたり 500 °C の熱源から 2500 kJ の熱を受け取り、1075 kJ の仕事をして、残りを 25 °C の熱源へ放出する。1 サイクルあたりの全エントロピー生成量 Sgen を求めよ。

TH = 500 °CTL = 25 °CQH = 2500 kJW = 1075 kJ
Sgen = kJ/K
6.むずかしい
TH​ = 30 °CTL​ = -18 °CRQ̇H​Q̇L​ = 5 kWẆ = ?

冷蔵庫が、30 °C のキッチンで冷蔵室を -18 °C に保ち、冷蔵室から 5 kW の熱を取り除く。 必要な最小入力動力 Ẇmin を求めよ。

TH = 30 °CTL = -18 °CQ̇L = 5 kW
Ẇmin = kW

解答

  1. 1. η = 40 %
  2. 2. η = 35 %
  3. 3. ηII = 54.36 %
  4. 4. ηmax = 61.96 %
  5. 5. Sgen = 1.546 kJ/K
  6. 6. Ẇmin = 0.9406 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。