Wärmekraftmaschinen: Wirkungsgrad und Carnot-Kreisprozess

Question 1

Welcher Vorteil von Wärmekraftmaschinen gegenüber anderen Energieumwandlungsmethoden wird hier beschrieben?

Accepted Answer

Flexibilität bei schwankendem Energiebedarf

Answer

Höherer Wirkungsgrad als Brennstoffzellen

Answer

Umweltfreundlicher als Solarzellen

Answer

Geringere Betriebskosten als Windkraftanlagen

Question 2

Welche Aussage beschreibt den Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine korrekt?

Accepted Answer

Er ist immer kleiner als 100%.

Answer

Er ist immer größer als 0%.

Answer

Er kann größer als 100% sein.

Answer

Er ist unabhängig von der Temperaturdifferenz zwischen Wärmequelle und Wärmesenke.

Question 3

Was beschreibt der Carnot-Kreisprozess?

Accepted Answer

Einen idealisierten Wärmekraftmaschinenzyklus mit maximal erreichbarem Wirkungsgrad.

Answer

Einen realistischen Wärmekraftmaschinenzyklus mit hohem Wirkungsgrad.

Answer

Einen Zyklus, der den Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine erhöht.

Answer

Einen Zyklus, der die Leistung einer Wärmekraftmaschine verringert.

Question 4

Wie lässt sich der Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine verbessern?

Accepted Answer

Durch alle genannten Maßnahmen

Answer

Durch Erhöhen der Temperaturdifferenz zwischen Wärmequelle und Wärmesenke

Answer

Durch Reduzieren von Reibungsverlusten

Answer

Durch Verwendung eines Arbeitsmediums mit höherer spezifischer Wärmekapazität

Question 5

Welche Art von Prozess ist der Carnot-Kreisprozess?

Accepted Answer

Reversibel

Answer

Irreversibel

Answer

Adiabatisch

Answer

Isotherm

Question 6

Was besagt das Prinzip der adiabatischen Zustandsänderung?

Accepted Answer

Es findet kein Wärmeaustausch mit der Umgebung statt.

Answer

Die Temperatur bleibt konstant.

Answer

Der Druck bleibt konstant.

Answer

Das Volumen bleibt konstant.

Question 7

Welche Aussage trifft NICHT auf eine Phase des thermodynamischen Kreisprozesses einer Wärmekraftmaschine zu?

Accepted Answer

Isotherme Kompression

Answer

Isobare Expansion

Answer

Adiabate Expansion

Answer

Isobare Kompression

Question 8

Welche der folgenden Aussagen beschreibt den Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine korrekt?

Accepted Answer

Das Verhältnis der abgegebenen Leistung zur zugeführten Wärme

Answer

Das Verhältnis der zugeführten Wärme zur abgegebenen Leistung

Answer

Das Verhältnis der abgegebenen Wärme zur aufgewendeten Arbeit

Answer

Das Verhältnis der aufgewendeten Arbeit zur abgegebenen Wärme

Question 9

Wie lautet die Definition der Carnot-Temperaturskala?

Accepted Answer

Eine absolute Temperaturskala, die auf dem absoluten Nullpunkt basiert

Answer

Eine relative Temperaturskala, die auf dem Gefrierpunkt von Wasser basiert

Answer

Eine logarithmische Temperaturskala, die auf der Boltzmann-Konstante basiert

Answer

Eine thermodynamische Temperaturskala, die auf dem Tripelpunkt von Wasser basiert

Question 10

Welche Maßnahme kann die Leistung einer Wärmekraftmaschine erhöhen?

Accepted Answer

Erhöhen der zugeführten Wärmemenge

Answer

Erhöhen der abgegebenen Wärmemenge

Answer

Verwenden eines weniger effizienten Arbeitsmediums

Answer

Verringern des Arbeitsvolumens

Question 11

Welche Anwendung von Wärmekraftmaschinen ist NICHT zutreffend?

Accepted Answer

Lichtschalter

Answer

Stromerzeugung

Answer

Antrieb von Fahrzeugen

Answer

Heizung

Question 12

Welcher Vorteil von Dieselmotoren gegenüber Ottomotoren ist richtig?

Accepted Answer

Höhere Leistung bei gleichem Hubraum

Answer

Höherer Kraftstoffverbrauch

Answer

Geringerer Wirkungsgrad

Answer

Höhere Schadstoffemissionen

Question 13

Welche Faktoren beeinflussen den Wirkungsgrad von Wärmekraftmaschinen?

Accepted Answer

Umgebungstemperatur, Brennstoffqualität und Wartungszustand

Answer

Nur die Umgebungstemperatur

Answer

Nur die Brennstoffqualität

Answer

Nur der Wartungszustand

Question 14

Wie wirkt sich eine irreversible Zustandsänderung im Carnot-Kreisprozess auf den Wirkungsgrad der Maschine aus?

Accepted Answer

Verringert den Wirkungsgrad

Answer

Erhöht den Wirkungsgrad

Answer

Hat keinen Einfluss auf den Wirkungsgrad

Answer

Kann den Wirkungsgrad erhöhen oder verringern

Question 15

Welche Aussage trifft auf den Carnot-Kreisprozess zu?

Accepted Answer

Idealer, reversibler Kreisprozess mit maximal erreichbarem Wirkungsgrad

Answer

Reversibler Kreisprozess mit variablem Wirkungsgrad

Answer

Irreversibler Kreisprozess mit minimalem Wirkungsgrad

Question 16

Was zeichnet eine isentrope Zustandsänderung aus?

Accepted Answer

Konstanz der Entropie

Answer

Konstanz des Volumens

Answer

Konstanz der Temperatur

Answer

Konstanz des Drucks

Question 17

Welche Aufgabe erfüllt ein Kondensator in einer Wärmekraftmaschine?

Accepted Answer

Abkühlen und Verflüssigen des Abdampfes

Answer

Erwärmen des Arbeitsmediums

Answer

Antrieb der Kurbelwelle

Answer

Regulierung des Drucks

Question 18

Wie viel Wärme wird bei einer adiabaten Zustandsänderung übertragen?

Accepted Answer

Keine

Answer

Beliebige Wärmemenge

Answer

Positive Wärmemenge

Answer

Negative Wärmemenge

Question 19

Welche Größe wird benötigt, um den Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine zu berechnen?

Accepted Answer

Temperaturen der Wärme- und Kältereservoirs

Answer

Druckverhältnisse in der Maschine

Answer

Eigenschaften des Arbeitsmediums

Question 20

Welches Gas wird häufig als Arbeitsmedium in Wärmekraftmaschinen genutzt?

Accepted Answer

Wasserdampf

Answer

Helium

Answer

Stickstoff

Answer

Sauerstoff

Question 21

Welche Besonderheit zeichnet den Stirlingmotor im Vergleich zum Carnot-Kreisprozess aus?

Accepted Answer

Höherer Wirkungsgrad bei gleichen Temperaturen

Answer

Niedrigerer Wirkungsgrad bei gleichen Temperaturen

Answer

Gleicher Wirkungsgrad bei gleichen Temperaturen

Question 22

Welcher der folgenden Schritte beschreibt den Carnot-Kreisprozess korrekt?

Accepted Answer

Isotherme Expansion, adiabatische Expansion, isotherme Kompression, adiabatische Kompression

Answer

Adiabatische Expansion, isotherme Kompression, isotherme Expansion, adiabatische Kompression

Answer

Isotherme Kompression, isotherme Expansion, adiabatische Kompression, adiabatische Expansion

Question 23

Welcher Wärmekraftmaschinentyp arbeitet nach dem Brayton-Kreisprozess?

Accepted Answer

Gasturbine

Answer

Dampfturbine

Answer

Dieselmotor

Answer

Otto-Motor

Question 24

Welche Rolle spielt die Wärmesenke in einem Wärmekraftprozess?

Accepted Answer

Sie nimmt Wärme von der Maschine auf und gibt sie an die Umgebung ab.

Answer

Sie wandelt Wärme in mechanische Energie um.

Answer

Sie gibt Wärme an die Maschine ab und nimmt sie von der Umgebung auf.

Question 25

Welches Arbeitsmedium wird in Dampfkraftwerken typischerweise verwendet?

Accepted Answer

Wasser

Answer

Helium

Answer

Stickstoff

Answer

Quecksilber

Question 26

Welches Element bestimmt die theoretische Obergrenze des Wirkungsgrades einer Wärmekraftmaschine?

Accepted Answer

Carnot-Faktor

Answer

Stoffwert

Answer

Expansionsverhältnis

Answer

Kompressionsverhältnis

Question 27

Welcher thermodynamischer Prozess wird in einer Wärmekraftmaschine zur Verdichtung des Arbeitsmediums eingesetzt?

Accepted Answer

Adiabate Kompression

Answer

Isobare Kompression

Answer

Isotherme Kompression

Answer

Isochorische Kompression

Question 28

Welche Komponente ist kein wesentlicher Bestandteil einer Wärmekraftmaschine?

Accepted Answer

Vergaser

Answer

Dampfturbine

Answer

Arbeitskolben

Answer

Wärmetauscher

Question 29

Was beschreibt den Carnot-Kreisprozess am besten?

Accepted Answer

Ein idealisierter thermodynamischer Kreisprozess, der den maximal möglichen Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine festlegt.

Answer

Ein Kreisprozess, der bei konstantem Druck abläuft.

Question 30

Wie lautet die Formel zur Berechnung des theoretischen maximalen Wirkungsgrades einer Wärmekraftmaschine nach dem Carnot-Kreisprozess?

Accepted Answer

1 - (T_kalt / T_warm)

Answer

T_warm / T_kalt

Answer

T_kalt / (T_warm - T_kalt)

Answer

(T_kalt / T_warm) - 1

Question 31

Was ist die primäre Funktion des Verdichtungstakts in einem Ottomotor?

Accepted Answer

Erhöhung von Druck und Temperatur des Luft-Kraftstoff-Gemisches zur Vorbereitung der Verbrennung.

Answer

Abführung von Wärme aus dem Zylinder.

Answer

Erzeugung der Drehbewegung der Kurbelwelle.

Question 32

Was ist der wesentliche Unterschied zwischen einem offenen und einem geschlossenen Kreislauf einer Wärmekraftmaschine?

Accepted Answer

Im offenen Kreislauf wird das Arbeitsmedium nach jedem Zyklus ausgestoßen, während es im geschlossenen Kreislauf kontinuierlich umgewälzt wird.

Answer

Geschlossene Kreisläufe verwenden immer Gas als Arbeitsmedium.

Answer

Offene Kreisläufe haben einen höheren Wirkungsgrad als geschlossene Kreisläufe.

Question 33

Welche der folgenden Komponenten ist ein wesentlicher Bestandteil einer Stirling-Maschine?

Accepted Answer

Regenerator

Answer

Vergaser

Answer

Zündkerze

Answer

Getriebe

Question 34

Welches ist ein entscheidender Vorteil einer Brayton-Maschine im Vergleich zu einer Rankine-Maschine?

Accepted Answer

Verwendung eines gasförmigen Arbeitsmediums anstelle von Wasser, wodurch Korrosion und Erosion reduziert werden.

Answer

Höherer Wirkungsgrad

Question 35

Welche der folgenden Anwendungen ist für eine Wärmekraftmaschine geeignet?

Accepted Answer

Stromerzeugung

Answer

Kühlung

Answer

Beleuchtung

Answer

Klimatisierung

Question 36

Welche Aussage trifft auf eine Wärmekraftmaschine zu?

Accepted Answer

Sie wandelt thermische Energie in mechanische Arbeit um.

Answer

Sie speichert thermische Energie.

Answer

Sie wandelt mechanische Arbeit in thermische Energie um.

Answer

Sie erzeugt thermische Energie.

Question 37

Was beschreibt der Carnot-Kreisprozess?

Accepted Answer

Einen idealen theoretischen Kreisprozess, der den maximal möglichen Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine festlegt.

Answer

Einen praktischen Kreisprozess, der in allen Wärmekraftmaschinen verwendet wird.

Question 38

Wie berechnet man den thermischen Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine?

Accepted Answer

η = (Arbeit / zugeführte Wärme) x 100%

Answer

η = (Arbeit / Wärmeabgabe) x 100%

Answer

η = (Wärmeabgabe / zugeführte Wärme) x 100%

Answer

η = (zugeführte Wärme / Arbeit) x 100%

Question 39

Welche Bedingung ist eine wesentliche Voraussetzung für den Carnot-Kreisprozess?

Accepted Answer

Der Prozess muss reversibel sein.

Answer

Der Prozess muss isobar sein.

Answer

Der Prozess muss isotherm sein.

Answer

Der Prozess muss adiabatisch sein.

Question 40

Welche Aussage zum thermischen Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine ist korrekt?

Accepted Answer

Der thermische Wirkungsgrad kann theoretisch nie 100 % erreichen.

Answer

Der thermische Wirkungsgrad ist immer größer als 100 %.

Answer

Der thermische Wirkungsgrad kann 100 % erreichen, wenn die Temperaturdifferenz zwischen Wärmequelle und -senke unendlich groß ist.

Answer

Der thermische Wirkungsgrad ist unabhängig von der Temperaturdifferenz zwischen Wärmequelle und -senke.

Question 41

Nennen Sie eine Möglichkeit, den thermischen Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine zu erhöhen.

Accepted Answer

Erhöhung der Temperaturdifferenz zwischen Wärmequelle und -senke.

Answer

Verringerung der Temperaturdifferenz zwischen Wärmequelle und -senke.

Answer

Erhöhung des Drucks im System.