За счет энергии тел находящихся в состоянии термодинамического равновесия с окружающей средой нельзя совершить полезной работы.

Тем самым подчеркивается бесполезность (в термодинамическом смысле) огромного количества внутренней энергии окружающих нас тел, например, океанов и морей. Использовать их внутреннюю энергию, как источник энергии для работы тепловых машин, невозможно. Конечно, не нужно путать внутреннюю энергию океанов и морей с их механической энергией, которая, безусловно, может быть использована и используется, например, при работе приливных гидроэлектростанций.

Если бы существовало устройство (двигатель), которое было бы способно совершать работу за счет энергии тел находящихся в термодинамическом равновесии с окружающей средой, то по своей значимости, эта машина не уступала бы вечному двигателю, т.к. внутренняя энергия окружающих тел огромна. Такому устройству даже дали условное название “вечный двигатель второго рода”. Но мир устроен таким образом, что это невозможно. Это и подчеркивает второе начало термодинамики, отрицая в принципе, возможность существования вечного двигателя второго родя.

Т.о. практическая ценность энергии зависит от её формы, параметров, а также от параметров окружающей среды. В соответствии с этим, энергию принято классифицировать на два вида:

1) энергия, полностью превращенная в любые другие виды энергии или работу независимо от параметров окружающей среды – “организованная” энергия.

2) энергия, которая не может быть полностью превращена в другие виды энергии (и работу), за исключением внутренней энергии. Мера превращения такой энергии зависит от параметров энергии и пара – “неорганизованная” энергия.

С позиции первого начала термодинамики эти энергии равноценны, но с позиции второго начала – нет. Именно по этому внутренняя энергия окружающих нас тел бесполезна, как велика бы она не была, т.к. она не может быть использована.

Поэтому в термодинамическом анализе технических процессов важно знать потери только превращаемой энергии. Примерами такой энергии могут служить механическая и электрическая энергии – они полностью преобразуются в другие виды энергии.

Т.о. если в данных условиях можно превращать определенное количество данной энергии в электрическую или механическую, то это же количество энергии может быть превращено полностью в любой другой вид энергии или работу. В самых общих чертах условия такого превращения определяются вторым началом термодинамики, при этом наиболее полное превращение энергии будет иметь место тогда, когда все процессы как внутри системы, так и при её взаимодействии с окружающей средой, протекают способом максимально приближенным к обратимому (в пределе – полностью обратимым).

Учитывая все вышеизложенное, становится очевидным необходимость введения специальной термодинамической величины, которая характеризовала бы способность определенной доли любой энергии, при её взаимодействии с окружающей средой с постоянными параметрами, быть преобразованной в другие виды организованной энергии. Эта величина получила название эксергия.

Эксергия – физическая величина, определяющая какая, часть энергии системы, при её обратимом переходе из данного состояния в состояние равновесия с окружающей средой, может быть превращена в другие виды организованной энергии или работу.

Т.о. эксергия – это доля организованной энергии, во всей энергии термодинамической системы. Она показывает, какая часть имеющейся у системы энергии может быть полностью превращена в организованную энергию (механическую, например) или, что тоже самое, в полезную работу*.

Следует отметить, что специально оговаривается условие обратимого перехода системы. Наличие необратимых процессов, во время перехода системы в состояние равновесия с окружающей средой, вносит дополнительные потери энергии, несвязанные с её качеством (мерой организованности)**. Это свойство эксергии позволяет использовать её и как меру обратимости того или иного процесса. Если система находится в среде, параметры которой неизменны, то постоянство её эксергии при проведении различных процессов внутри самой системы или при её взаимодействии с окружающей средой, означает, что все происходящие процессы являются обратимыми. Если же любое из этих взаимодействий является необратимым, то эксергия системы будет уменьшаться.