38、有效能、无效能与可持续性：能源消耗新视角

有效能、无效能与可持续性：能源消耗新视角

在当今社会，能源消耗与可持续发展已成为备受关注的话题。从工业革命以来，能源的使用方式发生了巨大变化，也引发了一系列环境问题。为了更好地理解能源消耗与可持续性之间的关系，我们需要引入两个重要概念：有效能（Exergy）和无效能（Anergy）。

1. 能源消耗与可持续性的背景

工业革命推动了新的制造工艺的发展，主要得益于除动物和人类肌肉、水车和风力之外的机械动力源的增加。从18世纪蒸汽机的发展开始，人们通过燃烧木材和/或化石燃料产生的热量来获取机械动力，这种对化石燃料的依赖导致了当前对气候变化的担忧。过去几十年，公众对这一问题的认识不断提高，迫切呼吁在能源消耗方面采取可持续的行为。

我们目前的能源消耗形式包括电力、机械动力（如运输）、热能、光能、燃料和食物等。然而，根据“能量守恒定律”，能量不能被消耗，只能从一种形式转换为其他形式。这与我们通常所说的“能源消耗”存在矛盾，实际上，任何能源从一种形式转换为另一种期望形式时，往往会产生并非主要目标的其他形式的能量。例如，灯泡将电能转化为光能和热量，汽车的内燃机将燃料能量转化为动力和热量，其中热量通常是不期望的副产品。

2. 有效能和无效能的概念

有效能和无效能为理解这些能源转换效应提供了易于理解的量化方式。任何定义的（不可毁灭的）能量（以一种或多种形式存在）是其有效能和无效能的总和。有效能可以被消耗，即被破坏；而无效能则不能被消耗。简单来说，有效能是能量中可消耗的部分，无效能是不可消耗的部分。有效能可以在理论上无限制地转换为其他形式的能量，而无效能永远无法转换为有效能，这一自然规律由热力学第二定律量化。

机械和电能是纯粹的有效能，它