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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.

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Wärmepumpen und Kältemaschinen online üben

Test 10 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

Was unterscheidet eine Wärmepumpe von einem elektrischen Heizwiderstand?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: D

Die richtige Antwort ist: Die Wärmepumpe transportiert zusätzlich Umweltwärme, während der Heizwiderstand elektrische Energie direkt in Wärme umwandelt..

  1. Wärmepumpengrößen erkennen: Ordne Wärmequelle, Wärmesenke, Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger, Expansionsventil, Leistung und COP richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Ein Heizwiderstand kann näherungsweise eine Leistungszahl von 1 haben; eine Wärmepumpe kann mehr Heizwärme als elektrische Antriebsenergie abgeben.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Die Wärmepumpe transportiert zusätzlich Umweltwärme, während der Heizwiderstand elektrische Energie direkt in Wärme umwandelt.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Temperaturhub, Leistungszahl und Energiebilanz.

Ein Heizwiderstand kann näherungsweise eine Leistungszahl von 1 haben; eine Wärmepumpe kann mehr Heizwärme als elektrische Antriebsenergie abgeben.

2. FrageMultiple Choice

Warum ist eine Wärmepumpe kein Perpetuum mobile?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: C

Die richtige Antwort ist: Sie benötigt Arbeit und beachtet die Energieerhaltung..

  1. Wärmepumpengrößen erkennen: Ordne Wärmequelle, Wärmesenke, Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger, Expansionsventil, Leistung und COP richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Die abgegebene Wärme setzt sich aus aufgenommener Umweltwärme und zugeführter Antriebsenergie zusammen.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Sie benötigt Arbeit und beachtet die Energieerhaltung.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Temperaturhub, Leistungszahl und Energiebilanz.

Die abgegebene Wärme setzt sich aus aufgenommener Umweltwärme und zugeführter Antriebsenergie zusammen.

3. FrageMultiple Choice

Was passiert bei einem Kühlschrank mit der Wärme aus dem Innenraum?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: B

Die richtige Antwort ist: Sie wird zusammen mit der Antriebsenergie an die Umgebung abgegeben..

  1. Wärmepumpengrößen erkennen: Ordne Wärmequelle, Wärmesenke, Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger, Expansionsventil, Leistung und COP richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Der Verflüssiger auf der Rückseite kann warm werden, weil dort die entzogene Wärme und die Verdichterarbeit abgeführt werden.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Sie wird zusammen mit der Antriebsenergie an die Umgebung abgegeben.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Temperaturhub, Leistungszahl und Energiebilanz.

Der Verflüssiger auf der Rückseite kann warm werden, weil dort die entzogene Wärme und die Verdichterarbeit abgeführt werden.

4. FrageMultiple Choice

Welche Kriterien sind bei der Auswahl einer Wärmepumpe wichtig?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: Wärmequelle, Heizlast, Vorlauftemperatur, Leistungszahl, Geräusch, Platz und Regelung..

  1. Wärmepumpengrößen erkennen: Ordne Wärmequelle, Wärmesenke, Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger, Expansionsventil, Leistung und COP richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Eine fachgerechte Auslegung muss Gebäude, Quelle, Wärmeverteilung, Klima, Sicherheit und Betriebskosten berücksichtigen.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Wärmequelle, Heizlast, Vorlauftemperatur, Leistungszahl, Geräusch, Platz und Regelung.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Temperaturhub, Leistungszahl und Energiebilanz.

Eine fachgerechte Auslegung muss Gebäude, Quelle, Wärmeverteilung, Klima, Sicherheit und Betriebskosten berücksichtigen.

5. FrageMultiple Choice

Welche Energiebilanz beschreibt eine Wärmepumpe im Heizbetrieb?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: D

Die richtige Antwort ist: P_heiz = P_Quelle + P_el..

  1. Wärmepumpengrößen erkennen: Ordne Wärmequelle, Wärmesenke, Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger, Expansionsventil, Leistung und COP richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Die Heizleistung besteht aus aufgenommener Umweltwärme und eingesetzter Antriebsleistung.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet P_heiz = P_Quelle + P_el.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Temperaturhub, Leistungszahl und Energiebilanz.

Die Heizleistung besteht aus aufgenommener Umweltwärme und eingesetzter Antriebsleistung.

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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.