Exergie - Définition

Définitions dans des cas particuliers

Pour un système de composition chimique donnée, à pression et entropie données, on peut utiliser l'enthalpie H pour exprimer l'exergie :

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Pour un système de composition chimique donnée, à température et volume donnés, on peut utiliser l'Énergie libre F:

 ;

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Pour un système de composition chimique donnée, à température et pression données, on peut utiliser l'Enthalpie libre G:

 ;

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Exergie monobare

Tout se généralise dans le cas d'un pressostat de pression P°, lors d'une transformation monotherme. Ce qui interviendra est G°(T,P) = U + P°V - T°S, et tous les raisonnements tiennent à condition de parler du travail W* , autre que celui des forces de pression (égal à -P°Δ V).

Notion de potentiel F°

Bien sûr, si W=0 , le système ne peut évoluer que vers l'état où F° sera minimal ; et il y restera. Oh ! mais voilà qui exige rééducation de l'intuition mécanique usuelle : ce n'est pas l'état d'énergie U minimale qui est l'équilibre.

Ce n'est pas non plus S maximal, car le système peut rétrocéder de l'énergie au thermostat.

En définitive, ni l'un ni l'autre, mais minimum conjoint de U-T°S= F°(T,V).

À volume constant, cela donne , c'est-à-dire un résultat intuitif suivant : T = T°.

Donc, à l'équilibre monotherme isochore, F°(T, V) = F(T°,V) ; cela justifie qu'en chimie, on utilise pratiquement toujours l'énergie libre F et non pas l'exergie F°.

Stabilité de l'équilibre

La considération de la différence seconde qui doit être positive donne des inégalités intéressantes, dites inégalités de Le Châtelier (ou inégalités de Le Châtelier-Braun).