Exergia
Exergia opisuje podiel celkovej energie systému alebo toku materiálu, ktorý môže vykonávať prácu, keď sa uvedie do termodynamickej (tepelnej, mechanickej a chemickej) rovnováhy s prostredím. Exergia je založená na potenciáli najmenej medzi 2 štátmi, z ktorých jeden je zvyčajne environmentálny.
Na rozdiel od energie nie je exergia konzervovaným množstvom, t.j. H. Na rozdiel od energie môže dôjsť k zničeniu exergie (pozri príklad).
Ďalšie odporúčané odborné znalosti
8 krokov k čistej váhe - a 5 riešení, ako udržať čistotu
Aká je citlivosť mojej stupnice?
Sprievodca základnými technikami merania v laboratóriu
Obsah
príklad
Ak sa pozriete na systém z energetického hľadiska, môžete Exergiastraty nastávajú napríklad prenosom tepla do životného prostredia. Príkladom toho môže byť zle izolované potrubie na teplú vodu: stratená energia vo forme tepla sa už nemôže neskôr použiť na prácu. Platí však princíp úspory energie: potrubie a prostredie majú spolu rovnaké množstvo energie ako pred začiatkom prenosu tepla. V tejto súvislosti by bol výraz „strata energie“ zavádzajúci.
Druhý zákon termodynamiky (entropia) teraz dopĺňa prvý zákon termodynamiky (kľúčové slovo energia) s ohľadom na možné energetické premeny. Ak sa napríklad v tepelne izolovanej (adiabatickej) zmiešavacej komore zmiešajú navzájom dve látky s rôznymi teplotami, v rovnici energetickej bilancie nemožno zistiť žiadne straty, celková energia v systéme zostáva rovnaká. Napriek tomu existujú termodynamické straty, pretože týmto procesom sa vytvára entropia. Pred tým, systém, ktorý obsahuje tieto dve látky, má exergiu, pretože tepelný motor by mohol čerpať prácu z vyrovnania teploty medzi látkami. Potom to už nie je možné kvôli druhému zákonu, takže energia bola zničená.
Ďalšie príklady exergetických strát sú napríklad:
- Transport tepla pri konečnom teplotnom rozdiele
- trenie
- zmes
- chemická reakcia.
žiadosť
Koncept exergie poskytuje nástroj, pomocou ktorého je možné na jednej strane vypočítať maximálnu užitočnú prácu systému alebo toku materiálu. Na druhej strane je možné presne vypočítať skutočné straty. Na technické problémy môcť môže pomôcť, najmä ak je koncept exergie prepojený s ekonomickými premennými - tzv termoekonomické Metódy.
V literatúre sa často číta súvislosť:
kde anergia označuje nepoužiteľnú časť energie. S týmto vzťahom je však potrebné zaobchádzať opatrne, najmä ak procesy prebiehajú pod teplotou okolia (chladiace stroje): Pri teplote nižšej ako je teplota okolia, fyzická exergia systému rastie so znižujúcou sa teplotou, pretože teplotný rozdiel v prostredí by sa mohol použiť na prevádzku tepelného motora atď. Získajte užitočnú prácu. Vnútorná energia systému však klesá so znižujúcou sa teplotou. Pri zodpovedajúcom tlaku v systéme je preto možné, že fyzická exergia systému pod teplotou okolia je vyššia ako jeho (vnútorná) energia, čo by potom znamenalo, že anergia by bola negatívna.
kalkulácia
Exergia systému alebo toku materiálu pozostáva z fyzickej exergie E PH, chemickej exergie E CH, kinetickej exergie E KN a potenciálnej exergie E PT. Posledné pojmy zodpovedajú kinetickej a potenciálnej energii:
Fyzická exergia systému
Fyzické Exergia E PH uzavretého systému takto:
konkrétna hodnota
Špecifická hodnota exergie je priemerná exergia na jednotku hmotnosti.
absolútna hodnota
Absolútna hodnota exergie systému vyplýva zo znásobenia špecifickej hodnoty s hmotnosťou systému.
Fyzická exergia toku materiálu
Pre fyzické Exergia materiálového toku možno postupovať nasledovne:
Konkrétna hodnota
Absolútna hodnota
kde bod nad príslušnou veľkosťou označuje napríklad prúd
Preprava exergie spojená s transportom tepla
Tu je hraničná teplota systému Tj prenesený tepelný výkon.
Preprava exergie spojená s prácou
Pojem označuje prácu na zmene objemu vykonanú systémom v prostredí alebo prostredím v systéme
Vo výpočtových rovniciach pre exergiu je u pre vnútornú energiu špecifickú pre hmotnosť, H pre entalpiu špecifickú pre hmotnosť, pre hmotnostne špecifickú entropiu, na tlač, T pre teplotu, t po dobu, v pre objemovo špecifický objem a m pre dav. Index 0 charakterizuje stav systému alebo toku materiálu pri okolitom tlaku a teplote (v tepelnej a mechanickej rovnováhe).
Rovnice rovnováhy energie
Exergia systému sa môže meniť v dôsledku transportu tokov exergie spojených s tokmi materiálu a energie cez hranice systému alebo zničenia exergie v systéme. Rovnica energetickej rovnováhy pre uzavretý systém je preto:
a pre otvorený systém:
Zničenie exergie je spôsobené nezvratnosťou počas procesu. Vzťah medzi deštrukciou exergie a generáciou entropie je