La exergía es un concepto en el campo de la termodinámica de la física que ha llegado a reemplazar a la entropía como una representación más precisa de lo que le sucede a la energía cuando se usa en un sistema abierto, como en los procesos industriales o biológicos en la Tierra. En pocas palabras, la exergía representa la cantidad de energía presente en un sistema que está disponible para un trabajo útil. A medida que el sistema realiza su función, la exergía se utiliza en el proceso y nunca se puede recuperar.
En este sentido, el uso de la exergía contribuye a la entropía general del propio universo. Esto se debe a que la entropía representa una tendencia hacia una distribución máxima de energía hasta el punto en que ya no es posible que se produzca el cambio, lo que se conoce más sucintamente como muerte por calor. El concepto de muerte por calor representa un período en el futuro lejano para todo el universo, que se considera un sistema cerrado donde la energía exterior nunca entra. En última instancia, se proyecta que la energía en la forma fundamental de calor se distribuya por igual en todo el espacio, creando un entorno completamente homogéneo donde la vida misma sería imposible. Un análisis de la energía exergética es, por lo tanto, un método para tomar el proceso natural y generalizado de la entropía y mirarlo en una escala local más pequeña para las máquinas o cualquier proceso o criatura ordenada que consume energía para funcionar o vivir en un estado superior de energía. pedido.
Medir la exergía química puede ser importante ya que es una forma de representar el consumo de recursos naturales y la inevitable pérdida de una parte de la masa de estos recursos en la Tierra a medida que se convierten en calor, que se pierde en el espacio. El motor de un automóvil es un buen ejemplo de un sistema que consume exergía para funcionar. A medida que la energía del combustible que quema el motor se convierte en calor y presión en el motor, esta energía se descarga al ambiente exterior en forma de calor residual y movimiento mecánico, que finalmente se transporta al espacio y ya no es recuperable para trabajos útiles.
De esta manera, la exergía cumple con la segunda ley de la termodinámica, que establece que los diferentes niveles de energía entre sistemas o cuerpos tienden a igualarse con el tiempo. La primera ley de la termodinámica también es consistente con el principio, donde establece que la materia no se puede crear ni destruir. Dado que el análisis exergético es un método para describir la energía disponible en un sistema que puede realizar un trabajo, no afirma que la energía se haya destruido, sino simplemente que ha alcanzado un estado en el que el sistema ya no puede utilizarla.
El cálculo del desarrollo de exergía de un sistema se puede realizar con una variedad de fórmulas matemáticas. Dependen del uso de energía que se le dé al sistema, ya sea para producir calor, presión, sonido, luz de exergía u otras formas de trabajo útil basado en la energía. Una fórmula utilizada en un intento de representar todos los factores es:
Ε = U – Ueq + po (V -Veq) – Τo (S – Seq) – Σμo (ni – nieq) i.
En la fórmula, U, V, S y ni representan factores dentro de un sistema ordenado como una máquina o forma de vida que incluyen su nivel de energía interna, masa por volumen y entropía inherente. Su tamaño medido por su peso molecular. Los valores representados por po, To y uo son marcadores de posición para el entorno externo, incluida la presión, la temperatura y las interacciones químicas. El valor de eq representa el equilibrio termodinámico, al que tienden todos los sistemas con su entorno circundante.
Si bien el aumento de la exergía y la entropía se consideran un ejemplo definitivo de cómo se deshará eventualmente cualquier orden aumentado que se lleve a la materia, tal concepto se basa en la idea de que el universo es un sistema cerrado. Como un reloj que se está agotando gradualmente, se considera que todos los procesos ordenados se dirigen a un estado de máxima entropía y aleatoriedad. Sin embargo, si el universo es un sistema abierto en el que entra energía exterior como ocurre continuamente en la Tierra por la energía del Sol, entonces el orden creciente puede prolongarse indefinidamente. Ambas teorías de la física que postulan la presencia de un multiverso de múltiples universos paralelos que interactúan, o la de un poder superior que supervisa el cosmos sugieren que el universo podría ser un sistema abierto donde la energía ingresa desde el exterior y se repone la exergía.