Wärmepumpen, Kältemaschinen und Wirkungsgrad sicher verstehen

Wärmepumpen transportieren Wärme mithilfe eines Kältemittelkreislaufs von einer niedrigeren zu einer höheren Temperatur. Dafür benötigen sie Antriebsenergie und nutzen zusätzlich Umweltwärme.

Auf dieser Seite übst du Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger, Expansionsventil, COP, Wärmequellen, Heizsysteme, Kältemaschinen, Energieverbrauch und Wärmepumpenberechnungen.

So gehst du bei einer Wärmepumpenaufgabe vor

  1. Ordne Wärmequelle, Wärmesenke und Bauteile des Kreislaufs zu.
  2. Nutze COP = Nutzwärme/Antriebsleistung und E = P·t.
  3. Prüfe Temperaturhub, Vorlauftemperatur und Wärmequelle.
  4. Berücksichtige elektrische Leistung, Wärmeleistung und saisonale Bedingungen.
  5. Kontrolliere Einheit, Größenordnung, Energiebilanz und Sicherheit.

1. Test

Wärmepumpen und Kältemaschinen online üben

Test 1 zu Wärmepumpen und Kältemaschinen mit 5 Aufgaben und verständlichen Lösungen.

Ordne Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger und Expansionsventil zu. Nutze COP = Nutzwärme/Antriebsleistung und E = P·t.

5 Fragen
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Offen 5
1. FrageMultiple Choice

In welche Richtung fließt Wärme ohne technische Arbeit normalerweise?

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Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: Von einem wärmeren zu einem kälteren Körper..

  1. Wärmepumpengrößen erkennen: Ordne Wärmequelle, Wärmesenke, Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger, Expansionsventil, Leistung und COP richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Wärme wird spontan entlang eines Temperaturgefälles übertragen; eine Wärmepumpe kann Wärme entgegen dieser Richtung transportieren.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Von einem wärmeren zu einem kälteren Körper.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Temperaturhub, Leistungszahl und Energiebilanz.

Wärme wird spontan entlang eines Temperaturgefälles übertragen; eine Wärmepumpe kann Wärme entgegen dieser Richtung transportieren.

2. FrageMultiple Choice

Was macht eine Wärmepumpe?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: D

Die richtige Antwort ist: Sie transportiert Wärme von einer niedrigeren zu einer höheren Temperatur und benötigt dafür Arbeit..

  1. Wärmepumpengrößen erkennen: Ordne Wärmequelle, Wärmesenke, Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger, Expansionsventil, Leistung und COP richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Mit elektrischer oder anderer Antriebsenergie wird Umweltwärme auf ein höheres Temperaturniveau gebracht.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Sie transportiert Wärme von einer niedrigeren zu einer höheren Temperatur und benötigt dafür Arbeit.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Temperaturhub, Leistungszahl und Energiebilanz.

Mit elektrischer oder anderer Antriebsenergie wird Umweltwärme auf ein höheres Temperaturniveau gebracht.

3. FrageMultiple Choice

Nach welchem Prinzip arbeitet ein Kühlschrank?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: C

Die richtige Antwort ist: Nach demselben thermodynamischen Grundprinzip wie eine Wärmepumpe..

  1. Wärmepumpengrößen erkennen: Ordne Wärmequelle, Wärmesenke, Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger, Expansionsventil, Leistung und COP richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Der Kühlschrank entzieht dem Innenraum Wärme und gibt sie zusammen mit der Antriebsenergie an die Umgebung ab.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Nach demselben thermodynamischen Grundprinzip wie eine Wärmepumpe.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Temperaturhub, Leistungszahl und Energiebilanz.

Der Kühlschrank entzieht dem Innenraum Wärme und gibt sie zusammen mit der Antriebsenergie an die Umgebung ab.

4. FrageMultiple Choice

Welche Hauptbauteile besitzt ein Dampfkompressions-Kältekreislauf?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: B

Die richtige Antwort ist: Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger und Expansionsventil..

  1. Wärmepumpengrößen erkennen: Ordne Wärmequelle, Wärmesenke, Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger, Expansionsventil, Leistung und COP richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Diese Bauteile übernehmen Wärmeaufnahme, Druckerhöhung, Wärmeabgabe und Druckentspannung des Kältemittels.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger und Expansionsventil.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Temperaturhub, Leistungszahl und Energiebilanz.

Diese Bauteile übernehmen Wärmeaufnahme, Druckerhöhung, Wärmeabgabe und Druckentspannung des Kältemittels.

5. FrageMultiple Choice

Welche Aufgabe hat das Kältemittel?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: Es transportiert Wärme und ändert dabei im Kreislauf seinen Druck und häufig seinen Aggregatzustand..

  1. Wärmepumpengrößen erkennen: Ordne Wärmequelle, Wärmesenke, Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger, Expansionsventil, Leistung und COP richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Das Kältemittel nimmt im Verdampfer Wärme auf und gibt sie im Verflüssiger wieder ab.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Es transportiert Wärme und ändert dabei im Kreislauf seinen Druck und häufig seinen Aggregatzustand.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Temperaturhub, Leistungszahl und Energiebilanz.

Das Kältemittel nimmt im Verdampfer Wärme auf und gibt sie im Verflüssiger wieder ab.

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Wärmepumpen und Kältemaschinen FAQ

Wie berechnet man die Leistungszahl COP?

Im Heizbetrieb gilt näherungsweise COP = abgegebene Heizleistung/eingesetzte Antriebsleistung. Im Kühlbetrieb wird die entzogene Kälteleistung verwendet.

Welche Bauteile hat ein Kältemittelkreislauf?

Zu den Grundbauteilen gehören Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger und Expansionsventil.

Für welche Klassen eignen sich die Übungen?

Die Seite richtet sich vor allem an Schülerinnen und Schüler der Klassen 9–12 und eignet sich zur Prüfungsvorbereitung und Vertiefung der Thermodynamik.