Descreva de forma sucinta o funcionamento de uma termelétrica a vapor.
Passo 1
Beleza, o enunciado pede pra gente “descrever de forma sucinta o funcionamento de uma termelétrica a vapor”. Aqui o conteúdo é basicamente o Ciclo de Rankine (uma aplicação de termodinâmica) e como convertemos energia química em calor, depois em trabalho mecânico e finalmente em eletricidade. Vamos precisar falar de combustão, caldeira, turbina, condensador e gerador.
Passo 2
Primeiro, você queima um combustível (quer seja carvão, óleo, gás natural etc.) na fornalha da termelétrica. Nessa etapa aplicamos o princípio de conversão de energia química em energia térmica: a queima libera calor que vai aquecer a água da caldeira.
Passo 3
Dentro da caldeira, a água absorve calor e passa para o estado de vapor sob alta pressão e temperatura (superaquecido). Aqui vale a primeira lei da termodinâmica, falando que o calor fornecido → aumento de energia interna do fluido (água→vapor).
Passo 4
Esse vapor entra na turbina e se expande, empurrando as pás dela. A expansão converte parte da energia térmica em trabalho mecânico (Forças do vapor giram o eixo). A gente usa a equação do trabalho em processo de expansão isotérmica aproximada para vapor real, mas, no geral, fica:
Passo 5
O eixo da turbina está conectado a um gerador elétrico. Quando a turbina gira, ela faz o gerador girar, e ali ocorre a indução eletromagnética (Lei de Faraday) que transforma o trabalho mecânico em eletricidade.
Passo 6
Depois de sair da turbina, o vapor já com baixa pressão vai para o condensador, onde esfria (por troca de calor com água de resfriamento) e volta ao estado líquido. Esse líquido retorna à caldeira por uma bomba e fecha o ciclo, pronto pra receber calor de novo. Isso é o Ciclo de Rankine completo.
Resposta
Uma termelétrica a vapor funciona queimando combustível para gerar calor (energia química → térmica), aquecendo água até virar vapor. Esse vapor, sob alta pressão, expande-se numa turbina, produz trabalho mecânico que aciona um gerador elétrico (energia mecânica → elétrica). O vapor exaurido é condensado de volta a água e bombeado novamente à caldeira, repetindo o Ciclo de Rankine.