Leta i den här bloggen

söndag 5 februari 2017

Energi-exergi-entropi

Jag ska här försöka sammanfatta det som jag skrivit om de senaste dagarna. Det handlar om energi, exergi och entropi. För de som vill förkovra sig i ämnet utöver mina få ord, finns Exergiakademin.se att tillgå.

                                                           Energi-exergi-entropi

Vårt nuvarande samhälle baserar sig på planetens ändliga lager, medan vi måste inrätta ett samhälle som lever av det flöde solen årligen skapar, om vi nu menar allvar med att överleva som art? Lager är ändliga kan och inte försörja en exponentiellt växande befolkning hur länge som helst. Om vi ska fortsätta med industrisamhället och samtidigt avveckla de fossila bränslena måste vi ta ett nytt kärnkraftverk om dagen i bruk, för all framtid, enligt klimatforskaren Tim Garrett. Att så skulle kunna ske låter rätt så orimligt. Men om inte, så hamnar vi på koldioxidnivåer på runt 1200 ppm inom hundra år.

Hur som, åter till energi. Alla levande system behöver tillgång till energi. Energins lagar, som kallas för termodynamikens lagar, definierades på 1840-talet och beskriver sambandet mellan materiens minsta beståndsdelar, atomer och molekyler. Energin är inte ett enhetligt något, den förekommer många i olika former, som ur samhällets synvinkel är mer eller mindre användbara.

Enligt termodynamikens första lag kan energi varken skapas eller förintas, den kan bara omvandlas på olika sätt mellan materiens beståndsdelar. Termodynamikens andra lag säger att energin spontant fördelar sig över så många partiklar som möjligt. Man kan säga att energin söker sitt mest sannolika tillstånd. Eller att den blir mera mer utspädd.

Måttet på energins användbarhet kallas exergi. Exergi definierar det mekaniska arbete som kan utvinnas ur en viss mängd energi. Exempelvis är värmeutstrålningen från en människa låg och har därmed låg exergi eftersom det knappast går att utvinna något arbete ur den. Solens instrålning på jorden har hög exergi eftersom det via fotosyntesen kan omvandla energin i solljuset till att alstra socker.

En atombomb har hög exergi. När atomerna klyvs i dess inre, kan det tryck som utvecklas i luften jämna hela städer med marken. Kärnklyvning i ett kärnkraftverk utvecklar också hög exergi vid bildningen av den ånga som vid sin avkylning kan driva en turbin. Exergi omvandlat till arbete går alltid från varmt till kallt tillstånd. Energin blir mindre värd då dess utnyttjandegrad minskar och kallas då för spillvärme.

Olja har hög exergi när den omvandlas från varmt till kallt tillstånd i förbränningsrummet i en explosionsmotor. Det arbete som överförs till kolven och vidare till vevaxeln av bensingasernas explosion i cylindrarna, försvinner ut i avgasröret och upp i atmosfären som spillvärme. Det går inte att skicka in avgaserna i motorn igen, då skulle man ha en evighetsmaskin och sådana finns inte just på grund av detta.

Denna spillvärme, alltså oanvändbar energi, som försvinner ut med avgaserna, har ett mått som kallas entropi. Ju mer utspädd energin blir, dess högre entropi har den. Exergi och entropi mäter var sin motsats på energin. Entropin på jorden växer som en konsekvens av den pågående skövlingen av de lagrade resurserna. Vi omvandlar mer och mer de högvärdiga råvarorna till med tiden obrukbart skräp som fyller våra soptippar. Vi har inte tillgång till den energi eller den kunskap som krävs för att omvandla samhällets avskräde till nya resurser, så att säga att våra ändliga resurser måste ta slut är inte så konstigt som det verkar för det stora flertalet.

Entropin i det finansiella kapitalet ökar som en konsekvens av att alltmer kapital satsas i den improduktiva spekulationsekonomin. Den fortgående inflationen är ett mått på den ökande entropin. Man kan även säga att kravet på ränta ökar kapitalets entropi. Det mattematiska begreppet ränta strider mot den verklighet termodynamiken beskriver. Medan en skuld kan växa med ränta på ränta, kan de faktiska fysiska tillgångarna inte växa i samma takt. Räntan kräver ett överutnyttjande av de naturresurser vårt samhälle baserar sig på. Kravet på ränta innebär att vi för varje dag närmar oss vår oundvikliga ättestupa.

Inga kommentarer: