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​ = 3400 kJQL​ = 2550 kJW = ?

熱機関が 1 サイクルごとに高温熱源から 3400 kJ の熱を受け取り、低温熱源へ 2550 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 = 3400 kJQL = 2550 kJ
W = kJ
2.やさしい
高温熱源低温熱源EQH​ = 2500 kJQL​ = 1750 kJW = ?

熱機関が 1 サイクルごとに高温熱源から 2500 kJ の熱を受け取り、低温熱源へ 1750 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 = 2500 kJQL = 1750 kJ
W = kJ
3.ふつう
TH​ = 350 °CTL​ = 15 °CEQH​QL​W

熱機関が 350 °C の高温熱源と 15 °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 = 350 °CTL = 15 °C
ηmax = %
4.ふつう
TH​ = 425 °CTL​ = 25 °CEQH​ = 4200 kJQL​W = ?

熱機関が 425 °C の高温熱源と 25 °C の低温熱源の間で働く。 この機関は 4200 kJ の熱を受け取る。得られる最大の仕事 Wmax を求めよ。

TH = 425 °CTL = 25 °CQH = 4200 kJ
Wmax = kJ
5.むずかしい
TH​ = 32 °CTL​ = -25 °CRQ̇H​Q̇L​ = 0.5 kWẆ = ?

冷蔵庫が、32 °C のキッチンで冷蔵室を -25 °C に保ち、冷蔵室から 0.5 kW の熱を取り除く。 必要な最小入力動力 Ẇmin を求めよ。

TH = 32 °CTL = -25 °CQ̇L = 0.5 kW
Ẇmin = kW
6.むずかしい
TH​ = 850 °CTL​ = 10 °CEQH​ = 4700 kJQL​ = 2961 kJW = 1739 kJ

熱機関が 1 サイクルあたり 850 °C の熱源から 4700 kJ の熱を受け取り、1739 kJ の仕事をして、残りを 10 °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 = 850 °CTL = 10 °CQH = 4700 kJW = 1739 kJ
Sgen = kJ/K

解答

  1. 1. W = 850 kJ
  2. 2. W = 750 kJ
  3. 3. ηmax = 53.76 %
  4. 4. Wmax = 2406 kJ
  5. 5. Ẇmin = 0.1148 kW
  6. 6. Sgen = 6.273 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。