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 900 kJ の熱を受け取り、低温熱源へ 540 kJ を捨てる。 熱効率 η を求めよ。

熱機関が 1 サイクルごとに高温熱源から 3200 kJ の熱を受け取り、低温熱源へ 2400 kJ を捨てる。 1 サイクルあたりの正味の仕事 W を求めよ。

可逆冷凍機が 9 kW の熱を取り除いて冷蔵室を 0 °C に保ち、40 °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 225 °C の高温熱源と 5 °C の低温熱源の間で働く。 この機関は 2700 kJ の熱を受け取る。得られる最大の仕事 W_max を求めよ。

ヒートポンプが -10 °C の熱源から熱をくみ上げ、22 °C の暖房システムに 7.5 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 50% である。使う電力 Ẇ を求めよ。

カルノー熱機関が 450 °C の熱源から 30 kW の熱を受け取り、25 °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 25 °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。