Água a 20^circ C (pressão de vapor da água a 20^circ C=2,34 kPa absoluta) escoa através de um bico ejetor tipo venturi e ferve. Explique a razão para tal.

Passo 1

O enunciado diz que água a 20^circC (cuja pressão de vapor é ,2,34 kPa absoluta) escoa por um bico ejetor tipo venturi e acaba “fervendo”. O conteúdo envolve o princípio de Bernoulli e o conceito de pressão de vapor, que juntos explicam por que, mesmo com temperatura de apenas 20^circC, a água chega a vaporizar dentro do venturi.

Passo 2

Pelo teorema de Bernoulli para escoamento incompressível e desprezando perdas, vale
P1 + tfrac12,rho,v1^2 ;=; P2 + tfrac12,rho,v2^2,
onde P é a pressão estática, rho a densidade da água e v a velocidade do escoamento.

Passo 3

Como o venturi estreita o duto, a velocidade aumenta na garganta ( v2>v1), o que implica
P2 = P1 + tfrac12,rho,(v1^2 - v2^2) < P1
Ou seja, a pressão estática em P2 cai abaixo da pressão ambiente P1.

Passo 4

Se essa pressão P2 ficar menor que a pressão de vapor da água a 20^circC (isto é, P2<2,34 kPa), ocorre ebulição local: formam-se bolhas de vapor. Esse fenômeno chama-se cavitação (ou ebulição por redução de pressão).

Resposta

A água ferve dentro do venturi porque a aceleração do escoamento reduz a pressão estática abaixo da pressão de vapor ( 2,34 kPa a 20^circC), promovendo a formação de vapor segundo o princípio de Bernoulli.

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