Explique com os conceitos da mecânica dos fluidos como funciona um nebulizador. (1 ponto).
Passo 1
O enunciado pede para explicar, usando conceitos de mecânica dos fluidos, o funcionamento de um nebulizador. Vamos recorrer à equação de Bernoulli e ao efeito Venturi para descrever como o escoamento de ar de alta velocidade gera a atomização do líquido e forma o aerossol.
Passo 2
No interior do nebulizador há um bocal convergente-divergente (efeito Venturi): quando o ar comprimido ou uma seringa de ar passa pela seção mais estreita, a velocidade do ar aumenta e a pressão estática cai segundo a equação de Bernoulli entre duas seções 1 (antes do estrangulamento) e 2 (na garganta):
Como
, resulta
. Essa queda de pressão na garganta suga o líquido do reservatório por um tubo capilar.
Passo 3
Ao ser injetado na corrente de ar, o líquido encontra fortes gradientes de velocidade (cisalhamento) e instabilidades de Kelvin–Helmholtz, que fragmentam o jato líquido em gotículas muito pequenas. Esse processo de atomização depende da tensão superficial e das forças inerciais do ar: as gotículas formadas têm tamanho típico de 1–
m, adequado para chegar às vias respiratórias.
Resposta
O nebulizador funciona usando o efeito Venturi e a equação de Bernoulli: o ar em alta velocidade na garganta do bocal gera uma queda de pressão que suga o líquido do reservatório. Em seguida, o líquido é submetido a fortes gradientes de velocidade e instabilidades de cisalhamento, o que quebra o jato em gotículas finas (atomização), produzindo um aerossol adequado para inalação.