ЭКСЕРГИЯ И АНЕРГИЯ

  Уравнение энергетического баланса системы (2) не учитывает различия количества и качества энергии. Поэтому оно не достаточно для оценки совершенства преобразователей энергии. В технических системах таким показателем могла бы стать способность системы к совершению работы в условиях отсутствия равновесия с окружающей средой. Соответствующие термины были предложены в 1955 году югославским ученым З. Рантом, который разделил энергию системы на эксергию (технически пригодную, превратимую энергию) и анергию (технически непригодную, непревратимую ее часть) [6]. В технической литературе термин «эксергия» весьма распространен. Однако расчеты эксергии довольно сложны, и требуют договоренности относительно параметров окружающей среды, принимаемых за начало отсчета эксергии. В частности, эксергия источника тепла определяется произведением его количества Q на термический КПД идеальной машины Карно, работающей от этого источника. Этот КПД, как известно, зависит от температуры окружающей среды, которая различна в различных точках Земного шара. В еще большей мере это относится к эксергии различных веществ, концентрация которых в окружающей среде отличается на много порядков. Ввиду указанной неоднородности окружающей среды выбор начала отсчета эксергии представляет значительные трудности, что до настоящего времени препятствует распространению этого термина и эксергетического анализа процессов в целом.

  Далее, понятие эксергии не является однозначным и полным. Эксергия определяется возможностью взаимодействия рассматриваемой системы с окружающей средой и зависит от параметров этой среды. Поэтому в отличие от энергии она не является функцией состояния самой системы и не является частью внутренней энергии. С особой очевидностью это проявляется, когда работа совершается не только за счет убыли внутренней энергии системы, но и за счет подвода тепла извне. Еще одна трудность использования эксергии возникает, когда рассматриваются системы с более низкой температурой, чем температура окружающей среды. Тогда эксергия источника тепла становится отрицательной, а совершение системой работы сопровождается увеличением этой эксергии. В общем случае ошибочно также утверждение, что эксергия – часть энергии, превратимая в любую другую ее форму. Например, эксергия элементарного углерода выше его теплотворной способности. Следовательно, если некоторое количество эксергии израсходовать на выделение чистого углерода из углекислого газа атмосферы, то вызванное этим увеличение химической энергии окажется меньше затраченной эксергии [6]. Наконец, деление энергии на эксергию и анергию не может отразить тенденцию изолированных систем к равновесию, поскольку эксергия такой системы равна нулю ввиду отсутствия окружающей среды.

  Таким образом, ни одна из описанных выше попыток отразить количественную и качественную характеристику энергии не является удовлетворительной или не может считаться исчерпывающей.