Η εξεργία είναι μια έννοια στο πεδίο της θερμοδυναμικής της φυσικής που έχει έρθει να αντικαταστήσει την εντροπία ως μια πιο ακριβή αναπαράσταση του τι συμβαίνει στην ενέργεια όταν χρησιμοποιείται σε ένα ανοιχτό σύστημα, όπως σε βιομηχανικές ή βιολογικές διεργασίες στη Γη. Με απλά λόγια, η εξέργεια αντιπροσωπεύει την ποσότητα ενέργειας που υπάρχει σε ένα σύστημα που είναι διαθέσιμη για χρήσιμη εργασία. Καθώς το σύστημα εκτελεί τη λειτουργία του, η εξέργεια χρησιμοποιείται στη διαδικασία και δεν μπορεί ποτέ να ανακτηθεί.
Υπό αυτή την έννοια, η χρήση της εξεργίας συμβάλλει στη συνολική εντροπία του ίδιου του σύμπαντος. Αυτό συμβαίνει επειδή η εντροπία αντιπροσωπεύει μια τάση προς μια μέγιστη κατανομή ενέργειας σε σημείο όπου δεν είναι πλέον δυνατή η αλλαγή, η οποία αναφέρεται πιο συνοπτικά ως θερμικός θάνατος. Η έννοια του θερμικού θανάτου αντιπροσωπεύει μια περίοδο στο απώτερο μέλλον για ολόκληρο το σύμπαν, το οποίο θεωρείται ένα κλειστό σύστημα όπου η εξωτερική ενέργεια δεν εισέρχεται ποτέ. Τελικά, η ενέργεια στη θεμελιώδη μορφή της θερμότητας προβλέπεται να κατανέμεται εξίσου σε όλο το διάστημα, δημιουργώντας ένα εντελώς ομοιογενές περιβάλλον όπου η ίδια η ζωή θα ήταν αδύνατη. Η ανάλυση της ενέργειας εξεργίας είναι, επομένως, μια μέθοδος λήψης της φυσικής, ευρέως διαδεδομένης διαδικασίας της εντροπίας και εξέτασης της σε μικρότερη, τοπική κλίμακα για μηχανές ή οποιαδήποτε διατεταγμένη διαδικασία ή πλάσμα που καταναλώνει ενέργεια για να λειτουργήσει ή να ζήσει σε υψηλότερη κατάσταση Σειρά.
Η μέτρηση της χημικής εξέργειας μπορεί να είναι σημαντική καθώς είναι ένας τρόπος να αναπαραστήσουμε την κατανάλωση φυσικών πόρων και την αναπόφευκτη απώλεια ενός μέρους της μάζας αυτών των πόρων στη Γη καθώς μετατρέπονται σε θερμότητα, η οποία χάνεται στο διάστημα. Ένας κινητήρας αυτοκινήτου είναι ένα καλό παράδειγμα συστήματος που καταναλώνει ενέργεια για να λειτουργήσει. Καθώς η ενέργεια στο καύσιμο που καίει ο κινητήρας μετατρέπεται σε θερμότητα και πίεση στον κινητήρα, αυτή η ενέργεια εκκενώνεται στο εξωτερικό περιβάλλον με σπατάλη θερμότητας και μηχανική κίνηση, η οποία τελικά μεταφέρεται στο διάστημα και δεν είναι πλέον ανακτήσιμη για χρήσιμη εργασία.
Η εξεργία με αυτόν τον τρόπο συμμορφώνεται με τον δεύτερο θερμοδυναμικό νόμο, ο οποίος δηλώνει ότι τα διαφορετικά επίπεδα ενέργειας μεταξύ συστημάτων ή σωμάτων έχουν την τάση να εξισώνονται με την πάροδο του χρόνου. Ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής είναι επίσης συνεπής με την αρχή, όπου δηλώνει ότι η ύλη δεν μπορεί ούτε να δημιουργηθεί ούτε να καταστραφεί. Εφόσον η ανάλυση εξεργίας είναι μια μέθοδος περιγραφής της διαθέσιμης ενέργειας σε ένα σύστημα που μπορεί να εκτελέσει εργασία, δεν ισχυρίζεται ότι η ενέργεια έχει καταστραφεί, αλλά απλώς ότι έχει φτάσει σε μια κατάσταση όπου το σύστημα δεν μπορεί πλέον να τη χρησιμοποιήσει.
Ο υπολογισμός της ανάπτυξης εξεργίας για ένα σύστημα μπορεί να γίνει με διάφορους μαθηματικούς τύπους. Εξαρτώνται από τη χρήση της ενέργειας που χρησιμοποιείται στο σύστημα, είτε για την παραγωγή θερμότητας εξεργίας, πίεσης, ήχου, φωτός ή άλλες μορφές χρήσιμης εργασίας βασισμένης στην ενέργεια. Ένας τύπος που χρησιμοποιείται σε μια προσπάθεια αναπαράστασης όλων των παραγόντων είναι:
Ε = U – Ueq + po(V -Veq) – Τo(S – Seq) – Σμo(ni – nieq)i.
Στον τύπο, τα U, V, S και ni αντιπροσωπεύουν όλοι παράγοντες μέσα σε ένα διατεταγμένο σύστημα όπως μια μηχανή ή μια μορφή ζωής που περιλαμβάνουν το εσωτερικό επίπεδο ενέργειας, τη μάζα κατ’ όγκο και την εγγενή εντροπία. Το μέγεθός του όπως μετριέται με το μοριακό του βάρος. Οι τιμές που αντιπροσωπεύονται από τα po, To και uo είναι σύμβολα θέσης για το εξωτερικό περιβάλλον, συμπεριλαμβανομένων της πίεσης, της θερμοκρασίας και των χημικών αλληλεπιδράσεων. Η τιμή του eq αντιπροσωπεύει τη θερμοδυναμική ισορροπία, προς την οποία τείνουν όλα τα συστήματα με το περιβάλλον τους.
Ενώ η αύξηση της εξεργίας και της εντροπίας θεωρούνται και οι δύο ως ένα απόλυτο παράδειγμα του πώς θα αναιρεθεί τελικά οποιαδήποτε αυξημένη τάξη που έρχεται στην ύλη, μια τέτοια ιδέα βασίζεται στην ιδέα ότι το σύμπαν είναι ένα κλειστό σύστημα. Όπως ένα ρολόι που σταδιακά τελειώνει, όλες οι διατεταγμένες διεργασίες θεωρούνται ότι κατευθύνονται προς μια κατάσταση μέγιστης εντροπίας και τυχαίας. Εάν το σύμπαν, ωστόσο, είναι ένα ανοιχτό σύστημα όπου η εξωτερική ενέργεια εισέρχεται όπως συμβαίνει συνεχώς στη Γη από την ενέργεια του Ήλιου, τότε η αυξανόμενη τάξη μπορεί να παραταθεί επ’ αόριστον. Και οι δύο θεωρίες της φυσικής που υποθέτουν την παρουσία ενός πολυσύμπαντος πολλαπλών παράλληλων, αλληλεπιδρώντων συμπάντων ή μιας ανώτερης δύναμης που επιβλέπει το σύμπαν υποδηλώνουν ότι το σύμπαν θα μπορούσε να είναι ένα ανοιχτό σύστημα όπου η ενέργεια εισέρχεται από έξω και η εξέργεια αναπληρώνεται.