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。

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1.やさしい
高温熱源低温熱源EQH​ = 2300 kJQL​ = 1265 kJW = ?

熱機関が 1 サイクルごとに高温熱源から 2300 kJ の熱を受け取り、低温熱源へ 1265 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 = 2300 kJQL = 1265 kJ
W = kJ
2.やさしい
高温熱源低温熱源EQH​ = 2300 kJQL​ = 1610 kJW = ?

熱機関が 1 サイクルごとに高温熱源から 2300 kJ の熱を受け取り、低温熱源へ 1610 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 = 2300 kJQL = 1610 kJ
W = kJ
3.ふつう
TH​ = 650 °CTL​ = 30 °CEQH​QL​η = 40%

熱機関が 650 °C の熱源から熱を受け取り、30 °C の周囲へ熱を放出する。実際の熱効率は 40% 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 = 650 °CTL = 30 °Cη = 40%
ηII = %
4.ふつう
TH​ = 675 °CTL​ = 20 °CEQH​ = 2000 kJQL​W = ?

熱機関が 675 °C の高温熱源と 20 °C の低温熱源の間で働く。 この機関は 2000 kJ の熱を受け取る。得られる最大の仕事 Wmax を求めよ。

TH = 675 °CTL = 20 °CQH = 2000 kJ
Wmax = kJ
5.むずかしい
TH​ = 300 °CTL​ = 30 °CEQH​ = 2200 kJQL​ = 1672 kJW = 528 kJ

熱機関が 1 サイクルあたり 300 °C の熱源から 2200 kJ の熱を受け取り、528 kJ の仕事をして、残りを 30 °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 = 300 °CTL = 30 °CQH = 2200 kJW = 528 kJ
Sgen = kJ/K
6.むずかしい
TH​ = 800 °CTL​ = 40 °CEQH​ = 3000 kJQL​ = 1500 kJW = 1500 kJ

熱機関が 1 サイクルあたり 800 °C の熱源から 3000 kJ の熱を受け取り、1500 kJ の仕事をして、残りを 40 °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 = 800 °CTL = 40 °CQH = 3000 kJW = 1500 kJ
Sgen = kJ/K

解答

  1. 1. W = 1035 kJ
  2. 2. W = 690 kJ
  3. 3. ηII = 59.56 %
  4. 4. Wmax = 1382 kJ
  5. 5. Sgen = 1.677 kJ/K
  6. 6. Sgen = 1.995 kJ/K

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。