O que diferencia o processo de cavitação do processo de vaporização convencional? ( 0,5 ponto)
Passo 1
Então, o que a gente tem aqui? O enunciado pergunta a diferença entre cavitação e vaporização convencional. Isso é assunto de Termodinâmica e Mecânica dos Fluidos, mais focado em mudança de fase de um líquido. Para resolver, vamos precisar entender os conceitos de pressão de vapor, ponto de ebulição e como a pressão local varia num fluido (pra explicar cavitação).
Passo 2
Bora começar pela vaporização convencional.
- Quando a gente esquenta um líquido (tipo água) num recipiente aberto, a temperatura vai subindo até chegar num valor chamado “ponto de ebulição” (100 °C ao nível do mar).
- Nessa temperatura, a pressão de vapor do líquido iguala a pressão ambiente (≈ 1 atm). Daí as moléculas têm energia suficiente pra escapar da fase líquida e virar vapor.
- Em termos de teoria, a condição de ebulição é:
- Resumindo: precisa de calor (aquecimento) e a ebulição ocorre quando a pressão de vapor é igual à pressão externa, afetando todo o volume do líquido.
Passo 3
Agora, cavitação.
- Cavitação acontece dentro de um líquido em movimento (como numa bomba ou hélice) quando a pressão local cai repentinamente abaixo da pressão de vapor do líquido, mesmo que a temperatura esteja bem abaixo do ponto de ebulição.
- A teoria diz: se em algum ponto do escoamento a pressão local
satisfaz
surgem bolhas de vapor naquele ponto.
- Essas bolhas depois migram pra áreas de maior pressão e colapsam (estouram), gerando ruído, vibração e até danos nas superfícies metálicas.
- Note que aqui o fator principal não é calor, e sim a queda de pressão local num escoamento.
Passo 4
Comparando os dois processos:
- Causa principal:
- Vaporização convencional: aumento de temperatura (calor) até atingir pressão de vapor = pressão externa.
- Cavitação: queda de pressão local abaixo da pressão de vapor, sem troca de calor significativa.
- Localização:
- Ebulição: ocorre por todo o líquido de forma relativamente uniforme quando atinge o ponto de ebulição.
- Cavitação: ocorre apenas em regiões de baixa pressão num escoamento.
- Consequências:
- Ebulição: formação de vapor de forma controlada, desejada em muitos processos de aquecimento.
- Cavitação: formação e colapso de bolhas que podem causar desgaste, ruído e vibrações indesejadas.
Resposta
A vaporização convencional acontece quando você aquece o líquido até que a pressão de vapor iguale a pressão ambiente, gerando vapor de forma geral. Já a cavitação é uma “vaporização forçada” local, provocada pela queda de pressão em partes de um escoamento (mesmo sem aquecer) e forma bolhas que depois colapsam, podendo danificar o equipamento.