Questão 4: Nas turbinas de ação, o jato de vapor incide diretamente sobre as palhetas. Tais turbinas são constituídas de bocais fixos onde o vapor, ao passar,
A) se expande, o que diminui a pressão e aumenta a velocidade.
B) se expande, o que aumenta a pressão e diminui a velocidade.
C) se expande, o que aumenta a pressão e aumenta a velocidade.
D) é comprimido, o que aumenta a pressão e aumenta a velocidade.
E) é comprimido, o que diminui a pressão e diminui a velocidade.
A) se expande, o que diminui a pressão e aumenta a velocidade.
B) se expande, o que aumenta a pressão e diminui a velocidade.
C) se expande, o que aumenta a pressão e aumenta a velocidade.
D) é comprimido, o que aumenta a pressão e aumenta a velocidade.
E) é comprimido, o que diminui a pressão e diminui a velocidade.
Passo 1
O enunciado diz: “Nas turbinas de ação, o jato de vapor incide diretamente sobre as palhetas. Tais turbinas são constituídas de bocais fixos onde o vapor, ao passar,” e apresenta cinco alternativas sobre o que acontece com o vapor ao passar pelos bocais.
Informações relevantes dadas:
Informações relevantes dadas:
- Existe um bocal fixo (uma passagem fixa) por onde o vapor passa antes de atingir as palhetas.
- O enunciado pede que escolhamos qual das descrições (expande/comprime e efeito sobre pressão e velocidade) é correta para o vapor ao passar pelo bocal.
O que é pedido: - Identificar entre as alternativas A, B, C, D, E qual descreve corretamente o comportamento do vapor ao atravessar os bocais fixos.
Passo 2
Conceito prático do que faz um bocal: um bocal tem a função de transformar energia térmica/pressão do fluido em velocidade (energia cinética). Uma analogia simples: quando você aperta a ponta de uma mangueira (reduz a área), a água sai mais rápido — o bocal faz algo parecido com o vapor, convertendo parte da energia interna/pressão em velocidade do jato. Isso é exatamente o papel dos bocais em turbinas de ação: acelerar o vapor para formar um jato de alta velocidade que bate nas palhetas.
Passo 3
Apresentando a relação energética que explica essa conversão (forma simples e direta): para escoamento estacionário, adiabático e sem trabalho de máquina no bocal, a equação de energia por unidade de massa pode ser escrita como
onde:
-
é a entalpia específica do vapor (energia térmica por unidade de massa), -
é a velocidade do fluido, - índice
indica condições antes do bocal e índice após o bocal.
Rearranjando:
Interpretação dessa equação: se a entalpia específica diminui ao passar pelo bocal (ou seja,
), então o termo à direita é positivo, ou seja,
— a velocidade aumenta. Essa é a conversão entalpia → energia cinética que o bocal realiza.
Passo 4
Ligando entalpia e pressão: num bocal onde ocorre expansão (o vapor “se expande”), o vapor realiza uma expansão ao atravessar a passagem convergente/contornada, ocupando maior volume específico; isso costuma vir acompanhado de redução de pressão local. Em termos práticos e de propriedades do vapor: numa expansão adiabática moderada típica de um bocal, a entalpia
diminui e a pressão
também diminui (para um escoamento sub-sônico típico, expansão implica
e aumento de
). Ou seja, expansão ⇒ queda de pressão e liberação de energia que aumenta a velocidade.
Passo 5
Juntando tudo: os bocais fixos em turbinas de ação fazem o vapor se expandir, convertendo entalpia em velocidade do jato. Logo, ao passar pelos bocais o vapor se expande, sua pressão diminui e sua velocidade aumenta. Isso corresponde exatamente à alternativa A.
Passo 6
Dica rápida para a prova (amigo): ao ver palavras “bocal fixo” e “turbina de ação”, pense imediatamente “converter pressão/energia térmica em velocidade” — palavra-chave: expande → velocidade aumenta. Respira fundo, marca a alternativa A e segue em frente; você já entendeu o raciocínio físico por trás.
Resposta
A