L’exergie est un concept du domaine de la thermodynamique de la physique qui a remplacé l’entropie en tant que représentation plus précise de ce qui arrive à l’énergie lorsqu’elle est utilisée dans un système ouvert, comme dans les processus industriels ou biologiques sur Terre. En termes simples, l’exergie représente la quantité d’énergie présente dans un système qui est disponible pour un travail utile. Lorsque le système remplit sa fonction, l’exergie est utilisée dans le processus et ne peut jamais être récupérée.
En ce sens, l’utilisation de l’exergie contribue à l’entropie globale de l’univers lui-même. En effet, l’entropie représente une tendance vers une distribution maximale de l’énergie au point où il n’est plus possible de changer, ce que l’on appelle plus succinctement la mort par la chaleur. Le concept de mort thermique représente une période dans un avenir lointain pour l’univers entier, qui est considéré comme un système fermé où l’énergie extérieure n’entre jamais. En fin de compte, l’énergie sous la forme fondamentale de la chaleur devrait être répartie de manière égale dans tout l’espace, créant un environnement entièrement homogène où la vie elle-même serait impossible. Une analyse de l’énergie exergétique est donc une méthode pour prendre le processus naturel et répandu de l’entropie et le regarder à une échelle locale plus petite pour les machines ou tout processus ordonné ou créature qui consomme de l’énergie pour fonctionner ou vivre dans un état supérieur de ordre.
La mesure de l’exergie chimique peut être importante car c’est un moyen de représenter la consommation de ressources naturelles et la perte inévitable d’une partie de la masse de ces ressources sur Terre lorsqu’elles sont converties en chaleur, qui est perdue dans l’espace. Un moteur d’automobile est un bon exemple de système qui consomme de l’exergie pour fonctionner. Au fur et à mesure que l’énergie du carburant que le moteur brûle est convertie en chaleur et en pression dans le moteur, cette énergie est évacuée vers l’environnement extérieur sous forme de chaleur perdue et de mouvement mécanique, qui sont finalement transportés dans l’espace et ne sont plus récupérables pour un travail utile.
L’exergie de cette manière est conforme à la deuxième loi de la thermodynamique, qui stipule que les différents niveaux d’énergie entre les systèmes ou les corps ont tendance à s’égaliser avec le temps. La première loi de la thermodynamique est également cohérente avec le principe, où elle stipule que la matière ne peut être ni créée ni détruite. L’analyse exergétique étant une méthode de description de l’énergie disponible dans un système capable d’effectuer un travail, elle ne prétend pas que l’énergie a été détruite, mais simplement qu’elle a atteint un état où le système ne peut plus l’utiliser.
Le calcul du développement exergétique d’un système peut être effectué à l’aide de diverses formules mathématiques. Ils dépendent de l’utilisation de l’énergie dans le système, que ce soit pour produire de la chaleur exergétique, de la pression, du son, de la lumière ou d’autres formes de travail énergétique utile. Une formule utilisée pour tenter de représenter tous les facteurs est la suivante :
Ε = U – Ueq + po(V -Veq) – Τo(S – Seq) – Σμo(ni – nieq)i.
Dans la formule, U, V, S et ni représentent tous des facteurs au sein d’un système ordonné comme une machine ou une forme de vie qui incluent son niveau d’énergie interne, sa masse en volume et son entropie inhérente. Sa taille mesurée par son poids moléculaire. Les valeurs représentées par po, To et uo sont des espaces réservés pour l’environnement externe, y compris la pression, la température et les interactions chimiques. La valeur de eq représente l’équilibre thermodynamique, vers lequel tendent tous les systèmes avec leur environnement environnant.
Alors que l’augmentation de l’exergie et de l’entropie sont toutes deux considérées comme un exemple ultime de la façon dont tout ordre accru apporté à la matière sera finalement défait, un tel concept est basé sur l’idée que l’univers est un système fermé. Comme une horloge qui ralentit progressivement, tous les processus ordonnés sont considérés comme se dirigeant vers un état d’entropie et d’aléatoire maximum. Si l’univers, cependant, est un système ouvert où l’énergie extérieure entre comme cela se produit continuellement sur Terre par l’énergie du Soleil, alors l’ordre croissant peut être prolongé indéfiniment. Les deux théories physiques qui postulent la présence d’un multivers de multiples univers parallèles et interactifs, ou celle d’une puissance supérieure supervisant le cosmos, suggèrent que l’univers pourrait être un système ouvert où l’énergie entre de l’extérieur et l’exergie est reconstituée.