Exergie und Anergie
Hallo! Du hast schon den zweiten Kaffee getrunken, bist aber immer noch zu müde, um zu arbeiten? Vielleicht hast du nicht genügend Exergie. Was das bedeutet, erklären wir dir in den nächsten Minuten.
Inhaltsübersicht
Energie, Exergie und Anergie
Ausgangspunkt ist der uns bekannte Begriff Energie. Sie wird häufig als die Fähigkeit beschrieben Arbeit zu verrichten. Der 1.Hauptsatz der Thermodynamik besagt, dass Energie in einem geschlossenen System, also ohne Wechselwirkung mit der Umgebung, nicht verringert oder vermehrt werden kann. Er ist also der Energieerhaltungssatz für thermodynamische Prozesse.
Exergie
Die Exergie beschreibt nun denjenigen Teil der Gesamtenergie des Systems, der dann Arbeit verrichten kann, wenn es in ein sogenanntes thermodynamisches Gleichgewicht mit seiner Umgebung gebracht wird. Dieses Gleichgewicht kann mechanisch, chemisch oder thermisch sein. Die Exergie ist also eine physikalische Größe, die das Potenzial des Systems in Abhängigkeit zu seiner Umgebung betrachtet.
Exergie ist in jede andere Energie umwandelbar. Für uns ist dabei natürlich die Umwandelbarkeit in technische Arbeit besonders interessant. Elektrische Energie, zum Beispiel ist, wenn man so will, reine Exergie, weil wir damit Elektroautos antreiben können.
Vergleicht man Exergie mit Energie so stellt man fest, dass sich, anders als Energie, die Exergie sehr wohl verringert, ja sogar komplett vernichtet werden kann. Die Energie ist bekanntermaßen eine Erhaltungsgröße, die Exergie ist das nicht.
Anergie
Denn: Exergie wird in Anergie umgewandelt. Die Anergie ist demnach diejenige Energie, die komplett entwertet wurde und nicht mehr in andere Energie umwandelbar ist. Bei einem fahrenden Auto wäre das zum Beispiel die Reibung der Reifen mit dem Boden oder das Abgas, das aus dem Auspuff rauskommt. Es gilt die Gleichung:
Exergie, Anergie und die Thermodynamischen Hauptsätze
Damit lassen sich also zwei der thermodynamischen Hauptsätze beschreiben:
Den 1. Hauptsatz der Thermodynamik haben wir bereits kennengelernt. Denn der Energieerhaltungssatz besagt, dass in einem abgeschlossenen System bei reversiblen und irreversiblen Prozessen die Summe aus Exergie und Anergie konstant bleibt.
Der 2. Hauptsatz der Thermodynamik, der Entropiesatz besagt, dass bei reversiblen Prozessen in einem abgeschlossenen System die Exergie und Anergie jeweils konstant bleibt. Bei irreversiblen Prozessen hingegen wird Exergie in Anergie umgewandelt. Aber Achtung! Anergie kann niemals in Exergie umgewandelt werden.
Das wird in der Praxis deutlich, wenn wir die Umwandlung von einer Energieform in die andere betrachten. Denn dies ist nicht immer vollständig möglich. Elektrische, beziehungsweise mechanische Energie lässt sich beispielsweise komplett in Wärme umwandeln. Umgekehrt ist dies nicht möglich, denn das Umwandeln von Wärme in mechanische oder elektrische Energie ist immer mit einem Energieverlust verbunden. Die Höhe des Energieverlust ist dabei vom Temperaturunterschied, dem sogenannten Gefälle, abhängig.
Mechanische und elektrische Energien sind also reine Exergie – Wärme hingegen nicht. Sie ist von der Umgebung, also der umliegenden Luft, abhängig.
So, nun kennst du den Unterschied zwischen Exergie und Anergie. Bis bald!