Termodinamica

Exergía
La exergía es una magnitud termodinámica que indica el máximo trabajo teórico que se puede alcanzar por la interacción espontánea entre un sistema y su entorno. Informa de la utilidad potencial del sistema como fuente de trabajo.
Definida de otra forma la exergía es la porción de la energía que puede ser transformada en trabajo mecánico, la parte restante, sin utilidad practica, recibeel nombre de anergía o entropía.
La exergía determina de forma cuantitativa el valor termodinámico de cualquier recurso, y permite analizar rigurosamente el desperdicio de los recursos en las actividades de la sociedad, estableciendo pautas para su ahorro y uso eficiente.
Por ejemplo, un compuesto por un combustible y aire, si se quema el combustible obteniendo una mezcla de aire y productos decombustión ligeramente calientes, aunque la energía asociada al sistema sea la misma, la exergía del sistema inicial es mucho mayor, potencialmente es mucho más útil a la hora de obtener trabajo. Otro ejemplo es el agua de refrigeración de las centrales térmicas. Aunque la central cede una gran cantidad de energía al agua, esta solo eleva su temperatura unos grados centígrados por encima de latemperatura de su entorno, por tanto su utilidad potencial para obtener trabajo es prácticamente nula o lo que es lo mismo en términos técnicos, tiene una exergía asociada baja.
Estado muerto
Dos sistemas en condiciones termodinámicas diferentes evolucionarán espontáneamente, por medio de transferencias de masa y energía, hacia un estado intermedio de equilibrio (el que tenga mínima energía yentropía máxima). A este estado de equilibrio se le denomina estado muerto. Cuanto mayor sean las diferencias entre sus magnitudes termodinámicas (presión, temperatura..) más trabajo podremos obtener de la interacción entre sistema y entorno.
La energía utilizable o exergía esta asociada al desequilibrio entre un sistema y su entorno, es decir que depende de la variable de dos sistemas como mínimo.Un ejemplo de ello para entender lo anterior es: supongase una lamina metálica que se encuentra a 80 ºC, y es sumergida en agua a 4 ºC, es decir relativamente mucho mas fría, en este caso la reacción, manifestación y el nivel de exergía sera mayor que si la lamina hubiese sido sumergida en agua que se encuentra a 80 ºC, es decir que la temperatura del sistema (lamina metálica) y de su entorno(agua) es la misma (80ºC), en este caso no pasaría nada y este estado se denomina estado muerto ya que tenemos cero exergía y máxima entropía. Esto también es aplicable a otros desequilibrios como pueden ser de presión y otros.

Desde el punto de vista de la obtención del trabajo máximo que podemos obtener de un sistema termodinámico, uno de los sistemas se considera el universo, y otro nuestrodispositivo. El estado muerto sería el estado del universo, nuestro sistema nos puede proporcionar trabajo, como máximo, la diferencia de energía entre el estado del universo y su estado inicial. Este trabajo máximo es la exergía de nuestro sistema. En general, como el universo es muy grande respecto a nuestro sistema se aplican las siguientes simplificaciones, el estado muerto no varía con la cesiónde energía de nuestro sistema y como universo se toma el medio ambiente que rodea a nuestro sistema, por ejemplo, la temperatura y la presión atmosférica del lugar en el que se encuentra nuestro sistema (densidad y temperatura del aire que rodea el motor de un coche...). Resumiendo, el estado muerto marca el estado del que nos es imposible extraer trabajo de un sistema y este depende del medioambiente que le rodea.
Balances
En realidad un balance de exergía no es más que la combinación de un balance de energía y de entropía, que derivan a su vez del primer y segundo principio de la termodinámica. No es por tanto un resultado independiente, pero puede utilizarse como formulación alternativa de la segunda ley de la termodinámica.
Como alternativa al principio de incremento de entropía,...