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。

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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
高温熱源低温熱源EQH​ = 4500 kJQL​ = 3150 kJW

熱機関が 1 サイクルごとに高温熱源から 4500 kJ の熱を受け取り、低温熱源へ 3150 kJ を捨てる。 熱効率 η を求めよ。

QH = 4500 kJQL = 3150 kJ
η = %
3.ふつう
TH​ = 20 °CTL​ = 5 °CRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 4 kWẆ

可逆冷凍機が 4 kW の熱を取り除いて冷蔵室を 5 °C に保ち、20 °C の周囲へ熱を放出する。放出する熱量 Q̇H を求めよ。

TL = 5 °CTH = 20 °CQ̇L = 4 kW
Q̇H = kW
4.ふつう
TH​ = 25 °CTL​ = -30 °CRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 3 kWẆ

可逆冷凍機が 3 kW の熱を取り除いて冷蔵室を -30 °C に保ち、25 °C の周囲へ熱を放出する。放出する熱量 Q̇H を求めよ。

TL = -30 °CTH = 25 °CQ̇L = 3 kW
Q̇H = kW
5.むずかしい
TH​ = 550 °CT0​ = 30 °CTL​ = -30 °CERWQ̇H​ = 160 kWQ̇L​ = ?

カルノー熱機関が 550 °C の熱源から 160 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 -30 °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 = 550 °CT0 = 30 °CTL = -30 °CQ̇H = 160 kW
Q̇L = kW
6.むずかしい
TH​ = 750 °CT0​ = 27 °CTL​ = -5 °CERWQ̇H​ = 150 kWQ̇L​ = ?

カルノー熱機関が 750 °C の熱源から 150 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 -5 °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 Q̇L を求めよ。

TH = 750 °CT0 = 27 °CTL = -5 °CQ̇H = 150 kW
Q̇L = kW

解答

  1. 1. W = 855 kJ
  2. 2. η = 30 %
  3. 3. Q̇H = 4.216 kW
  4. 4. Q̇H = 3.679 kW
  5. 5. Q̇L = 409.6 kW
  6. 6. Q̇L = 888.2 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。