El valor de la exergía depende tanto del estado del
ambiente como del estado del sistema, por lo tanto la exergía es una propiedad
de combinación. La exergía de un sistema que está en equilibrio con su ambiente
es cero. .
A continuación se desarrollan las relaciones para las
exergías y los cambios de exergía para una masa fija y una corriente de flujo.
Exergía de una masa fija: exergía sin flujo o de sistema
cerrado
La segunda ley de la termodinámica establece que el calor
no puede convertirse completamente en trabajo, por lo tanto el potencial de
trabajo de la energía interna debe ser menor que la propia energía interna.
Al tomar la dirección de las transferencias de calor y
trabajo como provenientes desde el sistema (las salidas de calor y trabajo), el
balance de energía para el sistema durante este proceso diferencial puede expresarse
como:
Durante un proceso
reversible el trabajo de frontera, el
cual se da como dW _ P dV cuando la dirección de trabajo se toma como
proveniente desde el sistema
El trabajo diferencial producido por la máquina como
resultado de esta transferencia de calor es
En general, un sistema cerrado puede poseer energías
cinética y potencial, por lo que la energía total de un sistema de este tipo es
igual a la suma de sus energías interna, cinética y potencial.
Por unidad de masa, la exergía del sistema cerrado (o sin
flujo) ɸ, se expresa
El cambio de exergía de un sistema cerrado durante un
proceso es simplemente la diferencia entre las exergías final e inicial del
sistema, o, por unidad de masa,
Para sistemas cerrados estacionarios, los términos de
energías cinética y potencial desaparecen.
Cuando las propiedades de un sistema no son uniformes, la
exergía del sistema puede ser determinada mediante la integración de
La exergía de un sistema cerrado es positiva o cero, nunca
Exergía de una corriente de flujo: exergía de flujo (o corriente)
La energía de flujo que es la energía necesaria para mantener
el flujo en una tubería o conducto, y que se expresa como wflujo _ Pv. La
exergía asociada con el trabajo de flujo es equivalente a la exergía asociada
con el trabajo de frontera
Para un fluido que no esta en movimiento
Entonces el cambio de exergía de una corriente de fluido cuando experimenta un proceso desde el estado 1 hasta el 2 es
Observe que el cambio de exergía de un sistema cerrado o de una corriente de fluido representa la cantidad máxima de trabajo útil que puede llevarse a cabo
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