Água a
(pressão de vapor da água a
absoluta) escoa através de um bico ejetor tipo venturi e ferve. Explique a razão para tal.
Passo 1
O enunciado diz que água a
(cuja pressão de vapor é
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
, a água chega a vaporizar dentro do venturi.
Passo 2
Pelo teorema de Bernoulli para escoamento incompressível e desprezando perdas, vale
onde
é a pressão estática,
a densidade da água e
a velocidade do escoamento.
Passo 3
Como o venturi estreita o duto, a velocidade aumenta na garganta (
), o que implica
Ou seja, a pressão estática em
cai abaixo da pressão ambiente
.
Passo 4
Se essa pressão
ficar menor que a pressão de vapor da água a
(isto é,
), 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 (
a
), promovendo a formação de vapor segundo o princípio de Bernoulli.