Hva er Exergy?

October 28  by Eliza

Exergi er et konsept i termodynamikk innen fysikken som har kommet til å erstatte entropi som en mer nøyaktig representasjon av hva som skjer med energi når den brukes i et åpent system, slik som i industrielle eller biologiske prosesser på jorden. Enkelt sagt, exergi representerer mengden av energi til stede i et system som er tilgjengelig for nyttig arbeid. Ettersom systemet utfører sin funksjon, er exergi anvendes i prosessen og kan aldri bli gjenvunnet.

I denne forstand, bidrar bruken av exergi til den generelle entropi i universet selv. Dette er fordi entropi representerer en trend mot en maksimal fordeling av energi til et punkt der det ikke lenger er mulig for endring finner sted, som er mer presist referert til som varme død. Begrepet varme død representerer en periode i en fjern fremtid for hele universet, som regnes som et lukket system der utenfor energi aldri går. Til slutt, blir energien i den grunnleggende form av varme anslått til å være likt fordelt over hele plass, noe som skaper et helt homogent miljø hvor livet i seg selv ville være umulig. En analyse av exergi energi er derfor en metode for å ta den naturlige, utbredt prosess entropi og ser på det på en mindre, lokal skala for maskiner eller beordret prosess eller dyr som forbruker energi for å fungere eller bor i en tilstand av høyere rekkefølge.

Måle kjemisk eksergi kan være viktig fordi det er en måte å representere forbruk av naturressurser og den uunngåelige tap av en del av massen av disse ressursene på jorda som de er konvertert til varme, som er tapt i verdensrommet. En bilmotor er et godt eksempel på et system som forbruker exergi å fungere. Ettersom energien i brennstoffet at motoren brenner blir omdannet til varme og trykk i motoren, blir denne energien ventilert til de ytre omgivelser i spillvarme og mekanisk bevegelse, som til slutt føres ut i rommet, og ikke lenger er gjenvinnbar for nyttig arbeid.

Eksergi på denne måten er i samsvar med termodynamikkens andre lov, som sier at ulike energinivåer mellom systemer eller organer har en tendens til å utjevne seg over tid. Den termodynamikkens første lov er også i samsvar med prinsippet, hvor det står at saken kan verken skapes eller ødelegges. Siden exergi analyse er en metode for å beskrive den tilgjengelige energi i et system som kan utføre arbeidet, vil det ikke krav på at energien har blitt ødelagt, men i stedet bare at den har nådd en tilstand hvor systemet ikke lenger kan gjøre bruk av den.

Beregning av det energiutvikling for et system som kan gjøres med en rekke matematiske formler. De er avhengige av å hva bruker energi er satt i system, om å produsere exergi varme, trykk, lyd, lys, eller andre former for nyttig energi basert arbeid. En formel som brukes i et forsøk på å representere alle faktorer er:

Ε = U - U eq + p o (V -V eq) - Τ o (S - S eq) - Σμ o (ni - ni eq) i.

I formelen, U, V, S, og ni representerer alle faktorer i et ordnet system som en maskin eller livsform som omfatter den interne energinivået massen etter volum, og iboende entropi. Sin størrelse målt ved sin molekylvekt. Verdiene representert ved p o, T o, og u o er plassholdere for det ytre miljø, inkludert trykk, temperatur og kjemiske interaksjoner. Verdien av eq står for termodynamisk likevekt, som alle systemer trend mot med deres omkringliggende miljø.

Mens økningen i eksergi og entropi er begge anses å være en ultimate eksempel på hvordan noen økt ordre brakt til saken vil etter hvert bli ugjort, er et slikt konsept basert på ideen om at universet er et lukket system. Som en klokke som er gradvis trappe ned, er alle bestilte prosesser anses å være på vei mot en tilstand av maksimal entropi og tilfeldighet. Dersom universet, er imidlertid et åpent system der ute energi går inn som stadig skjer på jorden av energien i solen, kan deretter stigende bli forlenget på ubestemt tid. Begge fysikk teorier som postulerer tilstedeværelsen av et multivers av flere parallelle, samhandlende universer, eller som av en høyere makt seeing kosmos foreslår universet kan være et åpent system hvor energien kommer fra utsiden og exergi fylles opp igjen.