Глава 57.2 Определения эксергии

Ранее эксергия была определена как работа, которую мож­но получить от системы при переходе ее от данного состояния в состояние равновесия с окружающей средой. Более полную и точную формулировку эксергии дал Я. Шаргут [148]: «Эксергия материи является максимальной работой, которую эта ма­терия совершает в обратимом процессе с окружающей средой в качестве источника даровых тепла и вещества, если в конце этого процесса все участвующие в нем виды материи приходят в состояние термодинамического равновесия со всеми компо­нентами окружающей среды».

В этой формулировке необходимо обратить внимание на,два момента. Первое, максимальная работа может быть получена только в обратимом процессе. Такой процесс теоретически мож­но осуществить при бесконечно малом перепаде температур между источником тепла и его приемником. Все реальные про­цессы происходят при конечной разности температур и, следо­вательно, являются необратимыми. Поэтому полученная в них работа будет меньше максимально возможной. Однако для оценки полученной работы ее надо сравнивать с максимально возможной в данном процессе, т. е. с эксергией.

Второе, на что необходимо обратить внимание, это то, что процесс совершается с использованием окружающей среды в качестве источника даровых тепла и вещества. Это значит, что максимальная работа может быть получена только при взаи­модействии материи с окружающей средой. Так, для того, что­бы получить эксергию топлива, необходимо использовать опре­деленное количество кислорода из окружающей среды. Если же- для горения использовать чистый кислород, то, хотя полученное количество тепла будет больше, суммарная эксергия будет меньше, так как для получения чистого кислорода из воздуха необходимо затратить определенную работу, а следовательно эксергию. Аналогично и с теплом. При нагреве какого-нибудь тела тепло' необходимо подводить только для повышения его температуры выше температуры окружающей среды, а до тем­пературы окружающей среды нагрев происходит за счет тепла, отбираемого от этой среды.

Помимо приведенного выше определения эксергии существу­ют и другие. Так, 3. Рант определил эксергию как часть энер­гии, которую можно превратить в любой другой вид энергии. Таким образом, по Ранту, всякая энергия Э состоит из двух ча­стей: одной части, которая может быть превращена в любой другой вид энергии, т. е. эксергии Е, и другой части, которая ни в какой другой вид энергии, в том числе и в механическую работу, превращена быть не может. Эту часть Рант назвал «анергией» А (от греческого erg — работа и отрицательной ча­стицы «а»). Таким образом