QUEL SOFFIO PER SCALDARE LE MANI
Possiamo scaldarci le mani soffiandoci a bocca ben aperta. Socchiudendo le labbra otterremmo solo aria più fredda, aria che sarebbe utile per far raffreddare una minestra, non per tener caldo. Che c'entra la forma della bocca con la temperatura dell'aria che ne esce? Per rispondere bastano poche nozioni di termodinamica.
Quando un gas si trova in un contenitore a una pressione superiore a quella esterna e viene espulso rapidamente, compie lavoro verso l'esterno adiabaticamente (ossia senza che avvengano scambi di calore).
L'energia necessaria viene ricavata dall'energia interna del gas, che quindi si raffredda. Se si emette dell'aria tenendo la bocca ben aperta non c'è praticamente nessuna differenza di pressione fra interno ed esterno, e di conseguenza il gas mantiene la temperatura corporea, risultando più caldo dell'aria che circonda le mani infreddolite. Socchiudendo le labbra, invece, l'aria è più fresca perchè, a causa della differenza di pressione, il gas compie lavoro e si raffredda.
L'espansione adiabatica dei gas spiega anche perchè in montagna fa molto più freddo che in pianura.
Sembrerebbe quasi un fatto paradossale: l'aria calda sale, e quindi è proprio ad alta quota che dovrebbe esserci una temperatura maggiore. Ma non abbiamo fatto i conti con la termodinamica dei processi adiabatici. Infatti, salendo, l'aria incontra pressioni inferiori e, espandendosi, si raffredda. A questo fenomeno si aggiunge il fatto che l'energia solare viene assorbita soprattutto dal terreno e dalle grandi masse d'acqua, che avendo un calore specifico molto elevato cedono lentamente il calore e mantengono più calda l'aria alle quote più basse.
In tutte le case c'è un elettrodomestico che sfrutta l'espansione adiabatica dei gas: il frigorifero. Il freon, compresso e liquefatto, viene fatto espandere senza scambi di calore all'interno delle pareti del refrigeratore e si raffredda. A questo punto può assorbire calore dall'interno
dell'apparecchio (che così diminuisce la propria temperatura) e riscaldarsi nuovamente. In seguito viene ricompresso e libera il calore nell'ambiente. Se poi dal frigo prendiamo una bottiglia di champagne ghiacciato, possiamo facilmente osservare un fenomeno comunissimo: aprendola, vediamo una sottile nebbiolina formarsi intorno all'imboccatura.
Infatti l'aria compressa nel collo della bottiglia si espande rapidamente e senza scambi di calore compiendo lavoro contro la pressione atmosferica, e la diminuzione della temperatura porta a condensazione una parte del vapore acqueo, che forma così la nebbiolina.
Il fenomeno opposto all'espansione adiabatica si ha nei venti caldi che provengono dalle montagne, come il foehn che dalle Alpi svizzere scende nelle nostre valli. Può sembrare strano che un vento proveniente dall'alta montagna sia caldo, tuttavia di nuovo la termodinamica ci soccorre nel trovare una spiegazione. Scendendo a bassa quota l'aria fredda di montagna viene compressa adiabaticamente e si riscalda velocemente. Il vento sarà quindi in generale più caldo dell'aria delle pianure. Si dice che la sua presenza provochi disturbi nel comportamento delle persone (aumenterebbe il tasso di criminalità e degli incidenti stradali). Ma questa è un'altra storia...
CAGNOTTI MARCO (Tratto da Tuttoscienze - La Stampa)
