エクセルギー（英語表記）exergy

デジタル大辞泉

エクセルギー（exergy）

有効エネルギー。外部に取り出して利用できるエネルギー。

出典　小学館

改訂新版　世界大百科事典

エクセルギー
exergy

有効エネルギーともいう。ギリシア語のex（外へ）とergon（仕事）からなる術語である。与えられた環境条件のもとで，ある系から外へ取り出せる最大の機械的仕事をいう。エクセルギーの概念は，19世紀末からあり，最大有効仕事available energyとして研究されていたが，1956年にラントZoran Rantによりエクセルギーという語が提案された。

　一般にエネルギーは，仕事に変えうるエクセルギーと，仕事に変わりえない無効なエネルギーであるアネルギーanergyとから成ると考えられる。アネルギーは他のエネルギー形態に変換することはできず，エクセルギーのみが変換可能である。たとえば電気エネルギーは，すべて仕事に変換できるのでエクセルギーのみで，アネルギーはゼロである。100℃の熱源にある100calの熱エネルギーは，周囲温度を25℃とした場合，仕事に変換できるのは20calであり，残りの80calは無効なエネルギーとして環境と同じ温度の熱となる。この場合，100℃の熱100calは，20calのエクセルギーと80calのアネルギーから成ると考えられる。したがって，この熱エネルギーから電気エネルギーに変換できるのは，20calのエクセルギー分のみである。熱力学第1法則といわれるエネルギー保存の法則は，エクセルギーとアネルギーの合計量が保存されることを意味しているにすぎない。エクセルギーは，可逆的に変化する場合のみ保存されるが，自然界で通常起こる不可逆的な変化では，その一部がアネルギーに変化していき，エクセルギーは保存されない。これは，熱力学第2法則をエクセルギーを用いて表現したことに相当する。エクセルギー損失とは，変化過程でアネルギーに変わってしまった量をいう。エネルギーは，種々の変化を経るにつれて，エクセルギー部分がアネルギーへと変化していき，最終的には，すべてアネルギーとなり，それ以上変化できなくなってしまうことになる。エネルギー変換システムにおいて，エクセルギーがどのように他の系に変換され，またアネルギーとして無効になるかを調べることを，エクセルギー解析という。

　エクセルギーは，他の通常の熱力学的状態量，すなわちエンタルピー，エントロピー，自由エネルギーなどの組合せによって容易に算出することができる。環境と同じ温度T₀（絶対温度），圧力P₀にある状態のエクセルギーε₀，エンタルピーh₀，エントロピーs₀，内部エネルギーu₀，比体積v₀と，温度T，圧力Pの状態にあるときの値をそれぞれ，ε，h，s，u，vとすれば，流れ系においては（1）式，非流れ系においては（2）式の関係がある。

　ε＝ε₀＋（h－h₀）－T₀（s－s₀）

　　　　　　　　　　　　　……（1）

　ε＝ε₀＋（u－u₀）－T₀（s－s₀）＋P₀（v－v₀）　　　　 ……（2）

通常のエクセルギー解析は，流れ系の場合がほとんどであり，（1）式がよく用いられる。温度Tの熱源にある熱エネルギーQのエクセルギーは，

　ε＝Q×（T－T₀）/T

で与えられる。このことから，同じ量の熱でも，高い温度ほど高いエクセルギーをもつことがわかる。
→エネルギー
執筆者：亀山 秀雄

出典　株式会社平凡社「改訂新版　世界大百科事典」

化学辞典 第2版

エクセルギー
エクセルギー
exergy

有効エネルギーともいう．ある状態の系が基準系に対して平衡になるまで可逆変化したとき，仕事として取り出すことができるエネルギーをいう．すなわち，エネルギーの質を熱力学第二法則から評価するための関数で，系のエンタルピーおよびエントロピーをそれぞれH，S，基準系のそれぞれをH °，S °，基準系の温度を T₀ とすれば，系のエクセルギーは，

ε ＝ H － H ° － T₀(S － S °)

により定義される．したがって，エクセルギーの値は基準系の選び方によって異なるが，基準系としては，通常，自然環境と平衡にある状態がとられる．たとえば，酸素は1 atm，298.16 K(25 ℃)の飽和湿り空気中の酸素(0.203 atm)がとられ，この状態の酸素のエクセルギー値をε ＝ 0とする．1 atm，298.16 K の酸素1 mol のエクセルギーは，0.203 atm，298.16 K の酸素1 mol を同温度下で1 atm まで可逆圧縮する仕事に等しく，0.9435 kcal(3.948 kJ)となる．また，298.16 K の熱のエクセルギーは，熱量にかかわらずε ＝ 0である．温度T，熱量qの熱のエクセルギーを定義式から求めると，

となる．すなわち，高熱浴温度T，低熱浴温度 T₀ のカルノーサイクルにより得られる仕事に等しい．変化に伴うエクセルギー変化の値は，エクセルギー損失とよばれる．この値は，変化の前後における系のそれぞれのエクセルギー値と系が外界と授受する熱，仕事などのエクセルギー値との代数和から求められる．エクセルギー損失が小さいほど，変化が可逆過程に近いことを示し，可逆変化の場合には0となる．

出典　森北出版「化学辞典（第2版）」

ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典

エクセルギー
exelgie

有効エネルギーともいう。ある系が，その状態1から周囲の環境系と平衡する状態0まで変化するとき，他の系になし得る仕事の最大値のこと。エネルギーの質を議論する際に使用され，たとえば 1000Kにある 1KJの熱量は，500Kにある 1KJの熱量より環境温度 (たとえば 300K) になるまでになし得る仕事の最大値が大きいので，高いエクセルギーを有する。状態1にある質量 M の閉じた系 (他の系と熱交換のみを行う系) が有するエクセルギー E は，温度 T ，エンタルピー h ，エントロピー s を用いて，E＝M{(h₁－T₀s₁)－(h₀－T₀s₀)} と表され，開いた系 (質量が流入出する系) については，内部エネルギー u を用いて，E＝M{(u₁－T₀s₁＋p₀v₁)－(u₀－T₀s₀＋p₀v₀)} と表される。

出典　ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典

日本大百科全書(ニッポニカ)

エクセルギー
えくせるぎー
exergy

エネルギーのうちで機械的仕事に転化できる分のことをいい、有効エネルギーともよぶ。これに対し、機械的仕事に転化できない分をアネルギー（無効エネルギー）という。たとえば電気エネルギーはほぼエクセルギーからなるが、熱エネルギーは環境に廃棄されるアネルギーを多く含む。エネルギー転換を行うシステムが、エネルギーをどの程度有効に利用しているかをはかる尺度として用いられる。

［編集部］

出典　小学館　日本大百科全書(ニッポニカ)