Exergía: Una medida del trabajo potencial

El potencial de trabajo de la energía contenida en un sistema en un estado especificado es simplemente el trabajo útil máximo que puede obtenerse del sistema. Recordemos que el trabajo realizado durante un proceso depende de los estados inicial y final y de la trayectoria del proceso. 

Es decir:

Trabajo = f (estado inicial, trayectoria del proceso, estado final)

En un análisis de exergía se especifica el estado inicial, por lo tanto no es una variable. La salida de trabajo se maximiza cuando el proceso entre dos estados especificados se ejecuta de una manera reversible. Por consiguiente, determinando el trabajo potencial todas las irreversibilidades se desprecian. Por último, el sistema debe estar en el estado muerto al final del proceso para maximizar la salida de trabajo.

Se afirma que un sistema está en el estado muerto cuando se encuentra en equilibrio termodinámico con el ambiente. En este estado, un sistema está a la temperatura y a la presión de su ambiente (en equilibrio térmico y mecánico), no tiene energía cinética o potencial relativa a su ambiente (velocidad cero y elevación cero por arriba del nivel de referencia) y no reacciona con el ambiente (químicamente inerte).

Tampoco hay efectos de desequilibro magnético, eléctrico y tensión superficial entre el sistema y sus alrededores, si éstos son relevantes para la situación específica. 

Las propiedades de un sistema en el estado muerto se denotan mediante el subíndice cero, por ejemplo, P₀, T₀, h₀, u₀ y s₀. A menos que se especifique de otra manera, la temperatura y la presión del estado muerto se suponen como T₀ = 25 °C (77 °F) y P₀ = 1 atm (101.325 kPa o 14.7 psia). Un sistema tiene exergía cero en el

estado muerto.

Se debe diferenciar entre alrededores, alrededores inmediatos y ambiente. 

Por definición, los alrededores son todo lo que está fuera de las fronteras del sistema; los alrededores inmediatos corresponden a la porción de los alrededores que son afectados por el proceso, y el ambiente es la región que se halla más allá de los alrededores inmediatos cuyas propiedades en cualquier punto no son afectadas por el proceso. 

Por consiguiente, cualquier irreversibilidad durante un proceso ocurre dentro del sistema y sus alrededores inmediatos, mientras que el ambiente está libre de cualquier irreversibilidad. 

Cuando se analiza el enfriamiento de una papa horneada caliente en una habitación a 25 °C, por ejemplo, el aire tibio que rodea la papa corresponde a los alrededores inmediatos, y la parte restante del aire de la habitación a 25 °C es el ambiente. Note que la temperatura de los alrededores inmediatos cambia de la que tiene la papa en la frontera a la del ambiente que se encuentra a 25 °C.

Fuente: Termodinamica- Cengel