Эксергия

Термодинамическая система может совершить работу только при отсутствии равновесия между ней и окружающей средой. Как показано выше, работа будет максимальной, если при переходе в равновесие с окружающей средой все процессы будут полностью обратимыми. В частности, теплообмен может происходить только в равновесном изотермическом процессе. Конечным состоянием термодинамической системы считается состояние равновесия с окружающей средой, имеющей постоянное давление p₀ и температуру Т₀. Работа, совершаемая системой, частично затрачивается на вытеснение определенного объема окружающей среды с противодавлением p₀.

Эффективность преобразования энергии естественно оценивать сопоставлением полученной работы с максимально возможным ее количеством, которое могло бы быть получено в данных условиях. Если энергия извлекается из теплоты, то для оценки эффективности преобразования используется максимально возможная работа, которую можно получить за счет этой теплоты. В системе, состоящей из рабочего тела и двух источников теплоты с температурами Т₁ и Т₀ максимальная работа может быть получена в результате осуществления рабочим телом цикла Карно. Когда горячий источник отдает количество теплоты q₁, то максимальная работа равна

.

Эта величина называется эксергией теплоты и обозначается через :

. (2.1.29)

Рассмотрим теперь систему с давлением р₁, температурой Т₁ и объемом V₁ в среде с давлением р₀<р₁ и температурой Т₀<Т₁. При переходе системы из начального состояния в конечное состояние с температурой и давлением окружающей среды совершается работа, равная убыли суммарной внутренней энергии рассматриваемой системы и окружающей среды:

. (2.1.30)

Система совершает над средой работу против силы давления

и передает ей некоторое количество тепла . В результате изменение внутренней энергии среды

. (2.1.31)

Дата добавления: 2015-06-27