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​ = 3800 kJQL​ = 2850 kJW

熱機関が 1 サイクルごとに高温熱源から 3800 kJ の熱を受け取り、低温熱源へ 2850 kJ を捨てる。 熱効率 η を求めよ。

QH = 3800 kJQL = 2850 kJ
η = %
2.やさしい
高温熱源低温熱源EQH​ = 1300 kJQL​ = 780 kJW = ?

熱機関が 1 サイクルごとに高温熱源から 1300 kJ の熱を受け取り、低温熱源へ 780 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 = 1300 kJQL = 780 kJ
W = kJ
3.ふつう
TH​ = 775 °CTL​ = 35 °CEQH​ = 500 kJQL​W = ?

熱機関が 775 °C の高温熱源と 35 °C の低温熱源の間で働く。 この機関は 500 kJ の熱を受け取る。得られる最大の仕事 Wmax を求めよ。

TH = 775 °CTL = 35 °CQH = 500 kJ
Wmax = kJ
4.ふつう
TH​ = 200 °CTL​ = 35 °CEQH​QL​W

熱機関が 200 °C の高温熱源と 35 °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 = 200 °CTL = 35 °C
ηmax = %
5.むずかしい
TH​ = 28 °CTL​ = -10 °CRQ̇H​Q̇L​ = 2 kWẆ = ?

冷蔵庫が、28 °C のキッチンで冷蔵室を -10 °C に保ち、冷蔵室から 2 kW の熱を取り除く。 必要な最小入力動力 Ẇmin を求めよ。

TH = 28 °CTL = -10 °CQ̇L = 2 kW
Ẇmin = kW
6.むずかしい
TH​ = 20 °CTL​ = 0 °CHPQ̇H​ = 8 kWQ̇L​Ẇ

ヒートポンプが、外気 0 °C のときに家を 20 °C に保ち、家に 8 kW の熱を供給する。 可能な最大の成績係数 COPmax を求めよ。

TH = 20 °CTL = 0 °CQ̇H = 8 kW
COPmax =

解答

  1. 1. η = 25 %
  2. 2. W = 520 kJ
  3. 3. Wmax = 353 kJ
  4. 4. ηmax = 34.87 %
  5. 5. Ẇmin = 0.2888 kW
  6. 6. COPmax = 14.66

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。