ich brauche Hilfe mit einer Physik Aufgabe zum Thema Kühlschrank?
Hier ist die Aufgabe. Ich weiss leider nicht, wie man auf die Kühlleistung kommt. Hab schon sehr lange überlegt, ihr seid meine letzte Hoffnung.
Der Kompressor einer Kühlanlage benötigt eine elektrische Leistung von 1.0 kW, während die Kühlanlage den Kühlraum kühlt und sich dadurch die Umgebung mit einer Heizleistung von 1.8 kW erwärmt.
A) Wie gross ist die Kühlleistung der Kühlanlage?
B) Wie gross ist die Effizienz der Kühlanlage?
3 Antworten
Der Kühlschrank wird durch eine Wärmepumpe gekühlt. Eine Wärmepumpe nimmt elektrische Leistung auf und "pumpt" dafür Wärmeenergie gegen ihre natürliche Flussrichtung.
Im Normalfall würde die Wärme aus der Umgebungsluft ja in den Kühlschrank wollen, um dort die Temperatur anzugleichen. Die Wärmepumpe nimmt jetzt aber Wärmeenergie aus dem Kühlschrank und sorgt damit dafür, dass er kalt bleibt.
Wenn die Wärmepumpe 1.8 kW an Wärmeenergie abgibt aber nur 1.0 kW an elektrischer Energie aufnimmt, dann würde sie ja Energie erzeugen. Das ist aber nach dem 1. HS der Thermodynamik nicht möglich.
Stattdessen holt sich die Wärmepumpe die nötige Wärme aus dem Kühlschrank. Insgesamt geht in die Wärmepumpe also genau so viel Energie hinein, wie sie auch wieder verlässt. Wäre das anders, dann müsste sie ja mit der Zeit immer kälter oder wärmer werden.
Die Effizienz einer Wärmepumpe wird mit der Leistungszahl ε angegeben. Wie auch sonst wird zur Berechnung der Nutzen durch den Aufwand geteilt. In diesem Fall bedeutet das, dass die Kühlleistung durch die aufgewendete elektrische Leistung geteilt werden muss.
Die Leistungszahl kann, anders als der Wirkungsgrad, Werte größer als 1 annehmen.
Freut mich auch wirklich zu hören, dass ich dir helfen konnte :D Viel Erfolg ^^
A)
Energieerhaltungssatz:
aufgenommene Wärmemenge (= Kühlleistung) + elektrische Energie = abgegebene Wärmemenge
Daraus folgt:
Kühlleistung = abgegebener Wärmestrom - elektrischer Energie = 1,8 kW - 1 kW = 0,8 kW
B)
Effizienz = Wirkungsgrad = erwünschte Wirkung / Aufwand
= Kühlleistung / elektrische Leistung = 0,8 kW / 1 kW = 0,8 = 80%
Überleg´ doch mal so:
Das was als Wärme in der Umgebung zu spüren ist, fehlt im Kühlraum. Gleichzeitig erzeugt der Kompressor auch noch Wärme.
Also: Die Heizleistung außen setzt sich zusammen aus der Abwärme des Kompressors und der Wärme, die dem Kühlraum entnommen wird.
Wenn Du jetzt nochmal nachdenkst, kommst Du leicht auf die Lösungen.
Das eine ist ja elektrische Leistung und das andere Heizleistung, kann man das einfach so addieren?
Es wird Leistung zugeführt, die höher ist als die, die die Wirkung erbringt.
Wenn ich Dir jetzt noch mehr vorkaue, lernst Du das nie!
Also wäre die Lösung für A) 800W und die von B) 800W / 1000W = 0.8 ? Vielen Dank für deine Mühe, ich weiss es wirklich zu schätzen. Du hast das sehr ausführlich und dennoch verständlich erklärt, Dankeschön!!!!!