3. Point de vue exergétique
3.1 Exergie – Anergie – Bilan exergétique
Pour l’essentiel, la présentation du concept exergétique faite ici est une présentation simplifiée, orientée vers une application aux machines thermomécaniques, c’est-à-dire essentiellement aux systèmes ouverts dont la frontière est indéformable et, a priori, sans réactions chimiques. Elle est suffisante pour analyser la plupart des convertisseurs d’énergie courants.
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3.1.1 Définition de l’exergie
L’exergie est une notion essentiellement technique, voire pratique, dans laquelle l’énergie mécanique et le milieu ambiant occupent une position privilégiée. Par ailleurs, elle permet d’avoir une bonne analyse du comportement réel d’un système par rapport à celui d’un système parfait de même type. Son lien avec le deuxième principe et l’entropie est très étroit. On peut en donner la définition suivante.
L’exergie (Ex) correspond à la partie maximale de l’énergie d’un système qui peut être convertie en énergie mécanique lors de son évolution de l’état où il se trouve jusqu’à un état d’équilibre (mécanique, thermique, chimique, etc.) avec son milieu ambiant. C’est aussi la part minimale d’énergie mécanique nécessaire à l’obtention d’une autre forme d’énergie.
Corrélativement, l’exergie d’un système est nulle lorsqu’il est en équilibre avec le milieu ambiant.
Dans cette définition, le terme « maximal » (ou minimal) est capital. Il exclut tout phénomène d’irréversibilité, notamment les frottements, les effets de la viscosité, ceux de la résistance électrique des conducteurs, etc. Ainsi, l’énergie mécanique (sans frottements) est intégralement de l’exergie, comme l’énergie électrique (sans effet Joule) par exemple, mais ce n’est pas le cas de l’énergie thermique en raison de la référence au milieu ambiant.
Pour l’énergie mécanique, on peut prendre l’exemple du soulèvement d’une...
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