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​ = 1100 kJQL​ = 770 kJW

熱機関が 1 サイクルごとに高温熱源から 1100 kJ の熱を受け取り、低温熱源へ 770 kJ を捨てる。 熱効率 η を求めよ。

QH = 1100 kJQL = 770 kJ
η = %
2.やさしい
高温熱源低温熱源EQH​ = 900 kJQL​ = 720 kJW

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 720 kJ を捨てる。 熱効率 η を求めよ。

QH = 900 kJQL = 720 kJ
η = %
3.ふつう
TH​ = 475 °CTL​ = ?EQH​ = 3700 kJQL​ = 1351 kJW

可逆(カルノー)熱機関が 1 サイクルあたり 475 °C の熱源から 3700 kJ の熱を受け取り、1351 kJ を放出する。低温熱源の温度 TL を °C で求めよ。

TH = 475 °CQH = 3700 kJQL = 1351 kJ
TL = °C
4.ふつう
TH​ = 750 °CTL​ = 25 °CEQH​QL​η = 50%

熱機関が 750 °C の熱源から熱を受け取り、25 °C の周囲へ熱を放出する。実際の熱効率は 50% 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 = 750 °CTL = 25 °Cη = 50%
ηII = %
5.むずかしい
TH​ = 21 °CTL​ = 5 °CHPQ̇H​ = 12 kWQ̇L​Ẇ = ?

ヒートポンプが、外気 5 °C のときに家を 21 °C に保ち、家に 12 kW の熱を供給する。 必要な最小入力動力 Ẇmin を求めよ。

TH = 21 °CTL = 5 °CQ̇H = 12 kW
Ẇmin = kW
6.むずかしい
TH​ = 25 °CTL​ = -10 °CRQ̇H​Q̇L​ = 3 kWẆ = ?

冷蔵庫が、25 °C のキッチンで冷蔵室を -10 °C に保ち、冷蔵室から 3 kW の熱を取り除く。 必要な最小入力動力 Ẇmin を求めよ。

TH = 25 °CTL = -10 °CQ̇L = 3 kW
Ẇmin = kW

解答

  1. 1. η = 30 %
  2. 2. η = 20 %
  3. 3. TL = 0.02585 °C
  4. 4. ηII = 70.56 %
  5. 5. Ẇmin = 0.6527 kW
  6. 6. Ẇmin = 0.399 kW

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。