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​ = 2500 kJQL​ = 1625 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 1625 kJ を捨てる。 熱効率 η を求めよ。

QH = 2500 kJQL = 1625 kJ
η = %
2.やさしい
高温熱源低温熱源EQH​ = 1500 kJQL​ = 900 kJW

熱機関が 1 サイクルごとに高温熱源から 1500 kJ の熱を受け取り、低温熱源へ 900 kJ を捨てる。 熱効率 η を求めよ。

QH = 1500 kJQL = 900 kJ
η = %
3.ふつう
TH​ = 200 °CTL​ = 15 °CEQH​ = 1700 kJQL​W = ?

熱機関が 200 °C の高温熱源と 15 °C の低温熱源の間で働く。 この機関は 1700 kJ の熱を受け取る。得られる最大の仕事 Wmax を求めよ。

TH = 200 °CTL = 15 °CQH = 1700 kJ
Wmax = kJ
4.ふつう
TH​ = 550 °CTL​ = 30 °CEQH​QL​η = 25%

熱機関が 550 °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 25% 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 = 550 °CTL = 30 °Cη = 25%
ηII = %
5.むずかしい
TH​ = 22 °CTL​ = 0 °CHPQ̇H​ = 15 kWQ̇L​Ẇ = ?

ヒートポンプが、外気 0 °C のときに家を 22 °C に保ち、家に 15 kW の熱を供給する。 必要な最小入力動力 Ẇmin を求めよ。

TH = 22 °CTL = 0 °CQ̇H = 15 kW
Ẇmin = kW
6.むずかしい
TH​ = 400 °CTL​ = 30 °CEQH​ = 4500 kJQL​ = 2520 kJW = 1980 kJ

熱機関が 1 サイクルあたり 400 °C の熱源から 4500 kJ の熱を受け取り、1980 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 = 400 °CTL = 30 °CQH = 4500 kJW = 1980 kJ
Sgen = kJ/K

解答

  1. 1. η = 35 %
  2. 2. η = 40 %
  3. 3. Wmax = 664.7 kJ
  4. 4. ηII = 39.57 %
  5. 5. Ẇmin = 1.118 kW
  6. 6. Sgen = 1.628 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。