Werkblad Warmtemotoren en koelmachines met antwoorden

Een elektriciteitscentrale levert een netto vermogen van 100 MW met een thermisch rendement van 25%. Vind de warmtestroom Q̇_L die aan het koelwater wordt afgestaan.

Een warmtemotor neemt per cyclus 3500 kJ warmte op uit een warm reservoir en staat 1925 kJ af aan een koud reservoir. Vind de netto arbeid W die hij per cyclus levert.

Een omkeerbare koelmachine houdt een koelcel op -30 °C door 6 kW warmte te onttrekken, en staat warmte af aan de omgeving op 35 °C. Vind de warmtestroom Q̇_H die hij afstaat.

Een warmtemotor krijgt warmte van een bron op 750 °C en staat warmte af aan de omgeving op 35 °C. Het werkelijke thermisch rendement is 49%. Vind het exergetisch rendement η_II, de verhouding van het werkelijke rendement tot het Carnotrendement.

Een warmtepomp levert 6 kW warmte aan een verwarmingssysteem op 55 °C en onttrekt warmte aan een bron op 2 °C. De werkelijke COP is 30% van de Carnot-COP tussen deze temperaturen. Vind het elektrisch vermogen Ẇ dat hij gebruikt.

Een koelkast houdt de koude ruimte op 5 °C in een keuken van 28 °C, en onttrekt warmte aan de koude ruimte met 4 kW. Vind het minimaal benodigde vermogen Ẇ_min.