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 3100 kJ の熱を受け取り、低温熱源へ 1705 kJ を捨てる。 熱効率 η を求めよ。

冷蔵庫が冷蔵室から 2.9 kW の割合で熱を取り除き、その圧縮機は 1 kW の動力を使う。 キッチンへ放出する熱量 Q̇_H を求めよ。

熱機関が 200 °C の高温熱源と 5 °C の低温熱源の間で働く。 この機関は 2400 kJ の熱を受け取る。得られる最大の仕事 W_max を求めよ。

熱機関が 475 °C の高温熱源と 20 °C の低温熱源の間で働く。 この機関は 3100 kJ の熱を受け取る。得られる最大の仕事 W_max を求めよ。

冷蔵庫が、30 °C のキッチンで冷蔵室を 4 °C に保ち、冷蔵室から 3 kW の熱を取り除く。 可能な最大の成績係数 COP_max を求めよ。

カルノー熱機関が 850 °C の熱源から 190 kW の熱を受け取り、20 °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 20 °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。