1 Was ist der Wirkungsgrad eines Verbrennungsmotors? Kreuze die richtige Aussage an und begründe deine Entscheidung. a) Verhältnis von thermischer zu mechanischer Energie b) Verhältnis von mechanischer zu chemischer Energie c) Verhältnis von chemischer zu mechanischer Energie 2 Wodurch unterscheidet sich ein reversibler Vorgang von einem irreversiblen? Kreuze die richtige Aussage an. a) Er verläuft langsam. b) Er verläuft ohne Reibung. c) Er kann in umgekehrter Richtung ablaufen. 3 Wenn man die Kühlschranktüre offen lässt, wird es im Raum a) kühler b) wärmer c) weder wärmer noch kühler 4 Welche der folgenden Anlagen hat den größten Wirkungsgrad? Kreuze die richtige Aussage an und begründe deine Entscheidung. a) Dampfmaschine b) Ottomotor c) Generator 5 Wähle die Maschine aus, bei der man Arbeit zuführen muss. Begründe deine Entscheidung. a) Verbrennungsmotor b) Kühlschrank 6 Der Wirkungsgrad einer Dampfturbine ist umso größer, a) je mehr Brennstoff verbraucht wird b) je weniger Wasser gebraucht wird c) je heißer der eintretende Dampf ist Teste dein Wissen 1 Mit Sonnenenergie kann man Wasser in Flachkollektoren auf 80 °C erwärmen. Jemand schlägt vor, dieses Warmwasser zum Betrieb einer Wärmekraftmaschine zu verwenden. Bestimme den Wirkungsgrad, den man bei einer Umgebungstemperatur von 20 °C bestenfalls erreichen könnte. 2 Ein Wärmekraftwerk benützt Dampfturbinen zur Erzeugung elektrischer Energie. Die Arbeitstemperatur beträgt 500 °C, die Abgastemperatur 30 °C. Bestimme den thermodynamischen Wirkungsgrad für dieses Kraftwerk. Berechne, wie sich der Wirkungsgrad ändert, wenn die Abgastemperatur auf 70 °C hinaufgesetzt wird. 3 Ein Wärmekraftwerk hat einen Wirkungsgrad von 40% und eine Nutzleistung von 1 GW. Ermittle, wie viel Abwärme als Kühlleistung an die Umwelt abgegeben wird. Die Abwärme soll von einem Fluss aufgenommen werden, dessen Wasser um nicht mehr als 2 °C erwärmt werden darf. Überprüfe, welche Wasserführung (in m3/s) der Fluss zumindest aufweisen muss. 4 Im Kessel einer Dampflokomotive herrscht bei einer Temperatur von 300 °C ein Druck von 15 bar. Die Lokomotive hat zwei Zylinder mit Kolben, die mittels der Schiebersteuerung nach Watt (142.3) durch den Dampf hin und her bewegt werden. Bei jedem Arbeitstakt werden die Kolben mit einer Fläche von je 0,2 m2 durch die Wirkung des Dampfdruckes um 0,4 m verschoben. a) Bestimme, wie groß die bei einem Arbeitstakt verrichtete Arbeit ist. b) Ermittle die Leistung der Dampflokomotive, wenn pro Minute (nicht pro Sekunde!) 600 Arbeitstakte erfolgen. 5 Bei einem Viertakt-Benzin-Motor mit einem Hubraum von 1400 cm3 ist während des Arbeitstakts der mittlere Druck im Zylinder 15 bar. a) Bestimme, wie viel Arbeit der Motor bei einem Arbeitstakt verrichtet. b) Ermittle die Leistung des Motors (in Kilowatt) bei 6 000 Umdrehungen pro Minute. Rechenaufgaben 148 Thermodynamik Praxis und Vertiefung Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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