Exergia este un concept din domeniul termodinamicii al fizicii care a ajuns să înlocuiască entropia ca o reprezentare mai exactă a ceea ce se întâmplă cu energia atunci când este utilizată într-un sistem deschis, cum ar fi în procesele industriale sau biologice de pe Pământ. Simplu spus, exergia reprezintă cantitatea de energie prezentă într-un sistem care este disponibilă pentru muncă utilă. Pe măsură ce sistemul își îndeplinește funcția, exergia este utilizată în proces și nu poate fi niciodată recuperată.
În acest sens, utilizarea exergiei contribuie la entropia generală a universului însuși. Acest lucru se datorează faptului că entropia reprezintă o tendință către o distribuție maximă a energiei până la punctul în care nu mai este posibil ca schimbarea să aibă loc, ceea ce este denumit mai succint moartea căldurii. Conceptul de moarte termică reprezintă o perioadă în viitorul îndepărtat pentru întregul univers, care este considerat un sistem închis în care energia exterioară nu intră niciodată. În cele din urmă, energia sub formă fundamentală de căldură este proiectată a fi distribuită egal în spațiu, creând un mediu complet omogen în care viața în sine ar fi imposibilă. O analiză a energiei exergie este, prin urmare, o metodă de a lua procesul natural, larg răspândit de entropie și de a-l analiza la o scară locală mai mică pentru mașini sau orice proces ordonat sau creatură care consumă energie pentru a funcționa sau a trăi într-o stare superioară de Ordin.
Măsurarea exergiei chimice poate fi importantă, deoarece este o modalitate de a reprezenta consumul de resurse naturale și pierderea inevitabilă a unei părți din masa acestor resurse de pe Pământ pe măsură ce acestea sunt convertite în căldură, care se pierde în spațiu. Un motor de automobile este un bun exemplu de sistem care consumă exergie pentru a funcționa. Pe măsură ce energia din combustibilul pe care o arde motorul este convertită în căldură și presiune în motor, această energie este evacuată în mediul exterior prin căldură reziduală și mișcare mecanică, care în cele din urmă este transportată în spațiu și nu mai poate fi recuperată pentru muncă utilă.
Exergia în acest fel respectă a doua lege a termodinamicii, care afirmă că diferitele niveluri de energie între sisteme sau corpuri au tendința de a se egaliza în timp. Prima lege a termodinamicii este, de asemenea, în concordanță cu principiul, în care afirmă că materia nu poate fi nici creată, nici distrusă. Deoarece analiza exergie este o metodă de descriere a energiei disponibile într-un sistem care poate efectua lucru, nu pretinde că energia a fost distrusă, ci doar că a atins o stare în care sistemul nu o mai poate folosi.
Calcularea dezvoltării exergiei pentru un sistem se poate face cu o varietate de formule matematice. Ele depind de ce energie este folosită în sistem, dacă pentru a produce căldură exergie, presiune, sunet, lumină sau alte forme de muncă utilă bazată pe energie. O formulă folosită în încercarea de a reprezenta toți factorii este:
Ε = U – Ueq + po(V -Veq) – Τo(S – Seq) – Σμo(ni – nieq)i.
În formulă, U, V, S și ni reprezintă toți factori dintr-un sistem ordonat, cum ar fi o mașină sau o formă de viață, care includ nivelul său intern de energie, masa în volum și entropia inerentă. Mărimea sa măsurată prin greutatea sa moleculară. Valorile reprezentate de po, To și uo sunt substituenți pentru mediul extern, inclusiv presiunea, temperatura și interacțiunile chimice. Valoarea lui eq reprezintă echilibrul termodinamic, spre care toate sistemele tind cu mediul înconjurător.
În timp ce creșterea exergiei și a entropiei sunt considerate ambele a fi un exemplu final al modului în care orice ordine crescută adusă materiei va fi în cele din urmă anulată, un astfel de concept se bazează pe ideea că universul este un sistem închis. Asemenea unui ceas care se termină treptat, toate procesele ordonate sunt considerate a fi îndreptate către o stare de entropie maximă și aleatorie. Dacă universul, totuși, este un sistem deschis în care energia exterioară intră așa cum se întâmplă în mod continuu pe Pământ prin energia Soarelui, atunci ordinea crescândă poate fi prelungită la nesfârșit. Ambele teorii ale fizicii care postulează prezența unui multivers de universuri multiple paralele, care interacționează, sau cea a unei puteri superioare care supraveghează cosmosul sugerează că universul ar putea fi un sistem deschis în care energia intră din exterior și exergia este completată.