Exergia

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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.

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.

Onde m = massa, h = elevação e g = 9,81 m/s² (ao nível do mar).

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.

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.

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.

Onde Q = calor e T = temperatura.

Aplicações[editar | editar código-fonte]

Uma das principais aplicações é a análise exergética a nivel do processo e componente. Esta permite identificar, localizar e quantificar as principais causas das irreversibilidades termodinâmicas de um sistema ou processo, por meio do estudo da destruição e eficiência exergéticas. Sendo a exergía a parte disponível da energía utilizada para produzir trabalho útil, esta representa uma poderosa ferramenta para determinar tanto as potenciais melhorias e optimização de processos, quanto os impactos ambientais e a sua mitigação (ao ser uma medida do desequilibrio com o meio ambiente). A termoeconomia, uma área que combina a análise exergética com a análise económica é uma disciplina recentemente adotada para determinar os custos exergéticos que se derivam da produção de diferentes productos em plantas de cogeração, trigeração e poligeração [[1]]

Veja Também[editar | editar código-fonte]

Referências[editar | editar código-fonte]

  1. MORAN, M., SHAPIRO, H. (2008). Fundamentals Of Engineering Thermodynamics 6th ed. John Wiley & Sons 
  2. KOTAS, K. (2012). The Exergy Method Of Thermal Plant Analysis. Krieger Publishing Company 
  3. «Estudo de Configurações de Sistemas Térmicos de Geração de Energia Elétrica através da Análise de Exergia e de Termoeconomia» 
  4. Flórez-Orrego, Daniel.; Silva Ortiz, Pablo. (2013). Exergia - Conceituação e Aplicação. Escola Politécnica, Universidade de Sao Paulo, DOI_10.13140_RG.2.1.1088.8804 
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