Avainero energian ja eksergian välillä on, että energia on kvantitatiivinen mittaus, kun taas eksergia on kvalitatiivinen mittaus.
Energia on aineen kykyä tehdä työtä. Se on siis määrällinen parametri. Mutta eksergia antaa maksimaalisen työn, jonka aine voi tehdä. Siksi se on laadullinen parametri. Kuitenkin mittaamme nämä molemmat parametrit määrittääksemme hyödyllisen kokonaistyön, jonka voimme poimia termodynaamisesta järjestelmästä tai aineesta.
Mitä on energia?
Tietyn aineen energia on kyseisen aineen kykyä tehdä työtä. Se on määrällinen ominaisuus. Voimme muuttaa energiaa aineeksi suorittaaksemme työn tai lämmittääksemme ainetta. Lisäksi se on säilynyt määrä. Energian säilymisen lain mukaan voimme vain muuttaa yhden energiamuodon toiseksi, mutta emme voi luoda tai tuhota sitä.
Kuva 01: Voimme muuntaa aurinkoenergian sähköksi.
Energian mittauksen SI-yksikkö on joule (J). Tunnemme useita energiamuotoja; potentiaalienergia, liike-energia, elastinen energia, kemiallinen energia, lämpöenergia, säteilyenergia jne. Vielä tärkeämpää on, että voimme jakaa tietyn aineen energiavarastot kahteen luokkaan: aineeseen varastoitunut potentiaalienergia ja kineettinen energia, joka on määräytyy aineen liikkeen perusteella. Nämä kaksi luokkaa riittävät kuvaamaan kaikkia muita energiamuotoja.
Mitä on eksergia?
Eksergia on termodynaaminen termi, joka kuvaa maksimaalista hyödyllistä työtä, jonka aine voi tehdä prosessissa, jossa järjestelmä saatetaan tasapainoon lämpösäiliön kanssa. Toisin sanoen se on suurin hyödyllinen työ, jonka voimme poimia järjestelmästä, kun se palautuu tasapainoon ympäristönsä kanssa. Lisäksi se on järjestelmän kyky tehdä fyysistä työtä.
Vielä tärkeämpää on, että eksergia on energian laadun mitta. Laatu tarkoittaa tässä kykyä tehdä fyysistä työtä. Esimerkki tällaisesta fyysisestä työstä on kyky voittaa vastus esineen liikettä vastaan. Tämän lisäksi määrittelemme tämän laadun suhteessa järjestelmän tai aineen ympäristöön.
Sitä lukuun ottamatta voimme tuhota aineen tai järjestelmän (toisin kuin energian) eksergian muutosten aikana. Esimerkiksi energia voidaan muuntaa matalan lämpötilan hukkalämmöksi. Tämä heikentää energian laatua. Tehon ja hukkalämmön summa on aina yhtä suuri kuin kokonaispanos. Eksergian mittayksikkö on kuitenkin sama kuin energian mittayksikkö.
Mitä eroa on energialla ja harjoituksella?
Tietyn aineen energia on kyseisen aineen kykyä tehdä työtä, kun taas eksergia on termodynaaminen termi, joka kuvaa maksimaalista hyödyllistä työtä, jonka aine voi tehdä prosessin aikana, jossa järjestelmä saatetaan tasapainoon lämpösäiliön kanssa. Lisäksi aineen energia viittaa työhön, jonka se voi tehdä, kun taas eksergia viittaa maksimityöhön, jonka se voi tehdä. Toisin kuin energia, eksergia voi tuhoutua prosessin aikana. Sen lisäksi aineen energia on kvantitatiivinen parametri, kun taas eksergia on laadullinen parametri. Tämä on tärkein ero energian ja eksergian välillä.
Alla oleva infografiikka esittelee energian ja eksergian välisen eron taulukkomuodossa nopeaa ohjetta varten.
Yhteenveto – Energia vs. Exergia
Energia ja eksergia ovat termodynaamisten järjestelmien tai aineiden kaksi toisiinsa liittyvää parametria. Vaikka niiden välillä on monia eroja, voimme määritellä eron energian ja eksergian välillä; energia on kvantitatiivinen mittaus, kun taas eksergia on laadullinen mittaus.
