2015-09-06
219
Ексергією називається максимальна ро-бота, яку виконує робоче тіло під час пере-ходу з початкового стану до кінцевого, який являє собою стан рівноваги з навколишнім середовищем. Робота виконується за раху-нок енергії робочого тіла. Внутрішня енер-гія робочого тіла складається з вільної і зв’язаної енергій. Робота виконується робо-чим тілом у два етапи. У першому вільна енергія під впливом теплоти переходить у зв’язану енергію, що супроводжується вико-нанням роботи. Робота виконується за ра-хунок зміни якості енергії робочого тіла. У другому етапі робоче тіло виконує роботу за рахунок зменшення кількості внутрішньої енергії піл впливом різниці температур.
1 – початковий стан робочого тіла;
2 – до робочого тіла підводиться тепло-та 
, робоче тіло переходить у стан 2 в ізо-термічному процесі 1-2, в якому енергія 
переходить у зв’язану.
У початковому стані 1:
; 
.
У процесі 1-2 термодинамічним потен-ціалом є вільна енергія і по мірі підведе-ння теплоти вільна енергія зменшується, а зв’язана енергія збільшується.
У точці 2 вільна енергія 
, а зв’яза-на енергія 
. Рушійною силою в цьому процесі є вільна енергія. Тоді в процесі 1-2 робоче тіло вико-нує роботу:
; () (1)
Так як необхідною умовою виконання роботи є положення, що термодинамічний потенціал більше мінімального значення цього потенціалу. Мінімальним значенням 
є 0. У точці 2 , тобто, 
і під впливом цього потенціалу в подальшому робота виконуватись не може, але в точці 2 внутрішня енергія 
, так як 
, де 
– це внутрішня енергія в стані рівно-ваги з навколишнім середовищем. Таким чином, починаючи зі стану 2, робоче тіло не сприймає теплоту для виконання роботи. У подальшому робоче тіло може виконувати роботу за рахунок зміни внутрішньої енер-гії без участі теплоти. Видно, що таким процесом є адіабатний процес. Таким чи-ном, з точки 2 виконується адіабатний про-цес у напрямку точки 5. Адіабатний процес 2-7 закінчується в стані рівноваги з навко-лишнім середовищем, у якому , то-бто, в цьому процесі виконується робота 
за рахунок зміни кількості внутрішньої енергії:
(2)
Ця робота виконується під впливом різ-ниці температур 
, де 
– це темпера-тура навколишнього середовища. Тоді мак-симальна робота, яка виконується робочим тілом під час його оборотного переходу 1-7, тобто, максимальна робота:
(3),
– ексергія робочого тіла.
Підставимо значення з (1) і (2) в (3):
(4)
; ;
; 
;
;
(5)
;
.
На першому етапі аналізу цієї формули (5) на роботу перетворюється вільна енер-гія. На другому етапі – зв’язана енергія.
