Pressão é força / área; se a área oferecida pelo impulsor da bomba for menor que a área contra a qual o vapor deve forçar a saída da caldeira, e a turbina e a bomba estiverem ligadas, a mesma pressão resultará em uma força menor na bomba do que na turbina.
Exemplo:
Suponhamos que a bomba seja uma bomba de pistão e, no lado do vapor, exista um motor de pistão (para simplificar). Em uma determinada parte do ciclo, as válvulas do pistão da bomba e do pistão do motor estão abertas em direção à caldeira (a bomba está fornecendo água à caldeira e o motor está retirando vapor da caldeira).
A "face" do pistão da bomba tem, digamos, uma área de superfície de 10 cm², enquanto o pistão do motor a vapor tem uma área de superfície de 100 cm². Vamos supor que a pressão na caldeira seja 200kPascal. Isso significa que o pistão da bomba precisará forçar seu caminho contra 200000N / M² * 0,001M² = 200N de força. Enquanto essa pressão no motor a vapor produz 200000N / M² * 0,1M² = 20kN. É claro que, em uma ligação direta entre a bomba e o motor, o motor a vapor produzirá muito mais força do que a bomba precisa para alimentar a água dentro da caldeira contra o gradiente de pressão.
Para comparação, vamos supor que, em vez de bombear água para dentro da caldeira, a bomba absorva vapor e bombeie para dentro da caldeira. Se o pistão da bomba for menor (ou seja, um curso ou furo menor), a quantidade de massa de água que sai da caldeira pelo motor seria maior que a quantidade de massa que retorna à caldeira pela bomba. Se ambos iguais, o motor não geraria energia. Embora se a bomba pudesse colocar mais vapor na caldeira do que sair, você teria uma fonte de energia acima da unidade - ou seja, desafiando as leis da termodinâmica. Logo a caldeira ficaria sem massa para aquecer.
Mas, como o que é bombeado para dentro da caldeira é água líquida, e a água como líquido tem uma densidade muito maior que o vapor (o que significa que o mesmo volume retém mais massa que líquido do que como gás - além do fato de que os líquidos têm um volume fixo enquanto o gás pode expandir), quando esse pequeno volume é bombeado para a caldeira como a água, a energia térmica adicionada ao sistema expandirá essa massa em um vapor que tem muita pressão e muito menos densidade, para obter a mesma massa de água (como vapor) para fora da caldeira pelo motor, você precisará de um volume varrido muito maior do que o usado para colocar a água dentro, resultando em uma diferença nas forças exercidas por esse gás sobre o pistão da bomba (através do coluna de água de entrada) versus o pistão do motor, decidindo a direção em que o sistema se moverá.
Entendeu a ideia?
Em outras palavras, a capacidade da água de mudar de fase e ocupar um volume maior que o volume fixo de líquido resulta em um ganho líquido de energia nesse sistema. De onde vem a energia para causar a mudança de fase, que causa esse aumento na pressão? É da fonte de calor. Para onde vai a energia rejeitada? Ele sai do condensador, onde o vapor se torna líquido, perdendo volume, para ser injetado novamente na caldeira como um líquido de volume menor e fixo, e assim por diante ...
A idéia principal aqui é pressão igual a força dividida por área.
