Wärmepumpe und Kältemaschine

• linkslaufender Kreisprozess:
  • Volumenarbeit wird benutzt, um Wärme von einem kälteren in einen wärmeren Raum zu pumpen.
  • Warmer Raum wird wärmer, Umgebung wird kälter (Wärmepumpe)
  • Kalter Raum wird kälter, Umgebung wird wärmer (Kältemaschine)
• Leistungszahl ε:
  • Nutzen/Aufwand (wie Wirkungsgrad)
  • Wärmepumpe:
    • Nutzen: abgegebene Wärme der Maschine
    • Aufwand: Volumenarbeit
    • ε_w := |Q_ab| / W_k
  • Kältemaschine:
    • Nutzen: aufgenommene Wärme der Maschine
    • Aufwand: Volumenarbeit
    • ε_k := Q_zu / W_k
  • Zusammenhang zwischen ε_w und ε_k:
    • ε_w = 1 + ε_k
• linkslaufender Carnot-Prozess:
  • im p-V-Diagramm
    
  • Leistung der Wärmepumpe
    • ε_w = Q₄₁ / (Q₄₁ + Q₂₃)
    •    = 1 / (1 - T₃ / T₁)
    •    = 1 / η_Carnot > 1
  • Mehr Heizenergie wird aus der Umgebung geliefert, als die Pumpe selbst aufwenden muss.
  • Leistung der Kältemaschine:
    • ε_k = Q₂₃ / -(Q₄₁ + Q₂₃)
    •    = - 1 / (- T₁ / T₃ + 1)
    •    = T₃/ (T₁ - T₃)
• Aufgaben:
  • Aufgabe 19
  • Aufgabe 20