Exergia

Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre.
Ir para: navegação, pesquisa

Exergia é o trabalho máximo que pode ser obtido através do processo mais adequado de um sistema que se encontre em um estado inicial até que atinja o estado final, caracterizado pelo equilíbrio termodinâmico com o ambiente. Essa grandeza pode ser definida também como potencial máximo de trabalho de uma substância ou trabalho mínimo para fazer o sistema sair do estado morto.

O termo foi definido por Zoran Rant, chamando de “exergia” a parte da energia disponível para produzir trabalho útil e de “anergia” a quantidade de energia não disponível para o mesmo fim. Ao contrário da energia, a exergia não pode ser conservada, já que é destruída por processos irreversíveis em razão do aumento de entropia.

A exergia se torna uma propriedade de combinação entre o sistema e o ambiente, uma vez definida como o trabalho máximo que um sistema pode desenvolver para chegar ao equilíbrio térmico, mecânico e químico com o ambiente. Dessa forma, uma vez que se define o ambiente, a exergia pode ser considerada propriedade do sistema.

Historicamente, exergia foi o primeiro conceito a começar a ser proposta na termodinâmica, quando Carnot afirmou que “para transformar calor em energia cinética, utiliza-se uma máquina térmica, porém esta não é 100% eficiente na conversão”. A partir de seus trabalhos, a Segunda Lei da Termodinâmica foi definida. Após Carnot, outro físico de grande importância na definição de exergia foi Gibbs, que conceituou energia disponível como a propriedade que mede a capacidade de causar mudanças devido ao desequilíbrio com o ambiente de certa substância.

Tipos de Exergia[editar | editar código-fonte]

Matematicamente, a exergia pode ser representada pela letra B, e é definida pela soma dos quatro tipos de exergia existentes: potencial, cinética, física e química.

 B = B_P + B_C + B_F + B_Q

Exergia Potencial[editar | editar código-fonte]

A energia potencial, por ser uma forma de energia mecânica, se transforma completamente em trabalho e, portanto, é igual a energia potencial.

 B_P = m.g.h

Onde m = massa, h = elevação e g = 9,81 m/s².

Exergia Cinética[editar | editar código-fonte]

Assim como a energia potencial, a energia cinética é uma forma de energia mecânica. Dessa forma, a exergia cinética é igual a energia cinética.

 B_C = \frac{mv^2}{2}~

Onde m = massa e v = velocidade.

Exergia Física[editar | editar código-fonte]

Também pode ser chamada de exergia termomecânica, e é definida como o trabalho máximo obtido quando uma dada substância é levada a atingir o equilíbrio termomecânico com o ambiente.

 B_F = \Delta U + P_o\Delta V - T_o\Delta S

Onde U = energia cinética, P = pressão, V = volume, T = temperatura e S = entropia.

Exergia Química[editar | editar código-fonte]

Exergia química é a máxima quantidade de trabalho que é obtida quando uma dada substância é trazida do estado natural por processos envolvendo transferência de calor e troca de matéria com o ambiente.

 B_Q = Q. (1 - \frac{To}{T}~)

Onde Q = calor e T = temperatura.

Veja Também[editar | editar código-fonte]

Referências[editar | editar código-fonte]

  1. MORAN, M., SHAPIRO, H.. Fundamentals Of Engineering Thermodynamics. 6th ed. [S.l.]: John Wiley & Sons, 2008.
  2. KOTAS, K.. The Exergy Method Of Thermal Plant Analysis. [S.l.]: Krieger Publishing Company, 2012.
  3. Estudo de Configurações de Sistemas Térmicos de Geração de Energia Elétrica através da Análise de Exergia e de Termoeconomia.
Ícone de esboço Este artigo sobre Termodinâmica é um esboço. Você pode ajudar a Wikipédia expandindo-o.