Il diavoletto di Maxwell

L’imbuto dispettoso
Avrete certamente notato che quando si versa del liquido in una bottiglia ogni tanto si deve sollevare l’imbuto, altrimenti il liquido vi si raccoglie e non scende

Perché?
Man mano che il liquido entra nella bottiglia, comprime l’aria in essa contenuta, che non riesce così a uscire. La cosa procede finché la pressione dell’aria nella bottiglia diventa abbastanza forte da contrastare il peso del liquido nell’imbuto, fino a impedirgli di scendere. A questo punto si deve sollevare un po’ l’imbuto per consentire all’eccesso di aria intrappolata di venir fuori: solo allora il liquido comincia di nuovo a scendere.

Il canto della pentola
Per molti di noi è un’esperienza quotidiana far bollire l’acqua in una pentola. È a tutti familiare quella specie di sibilo, il cosiddetto «canto» della pentola, che iniziamo ad ascoltare poco dopo averla posta sul fuoco. Il suono aumenta gradualmente per smettere all’improvviso quando l’acqua comincia a bollire. Infatti, proprio dall’improvvisa cessazione di quel suono ci rendiamo conto che l’acqua è pronta, cioè sta bollendo.

Vi siete mai chiesti cosa faccia «cantare» la pentola?
È lo strato inferiore dell’acqua che si riscalda per primo nella pentola. All’aumentare della temperatura, sul fondo della pentola si formano delle bolle di vapore (che non sono bolle d’aria!). Essendo più leggere dell’acqua, si spostano verso l’alto e, venendo a contatto con gli strati d’acqua più freddi, si contraggono e alla fine collassano quando il vapore d’acqua di cui sono formate ridiventa liquido. È il collasso di una miriade di bollicine di vapore a produrre lo sfrigolio. Il suono pertanto aumenta all’aumentare del numero di bolle di vapore che si formano e collassano. Alla fine però, quando tutta l’acqua è riscaldata fino alla temperatura di ebollizione, le bolle di vapore non collassano più, perché nel loro cammino ascendente non incontrano strati di acqua più fredda. Il sibilo allora cessa e l’intera massa d’acqua presente nella pentola comincia a bollire.

Il cucchiaino nella tazza
È noto che conviene mettere un cucchiaino di metallo in una tazza di porcellana prima di versarvi un liquido molto caldo, ad esempio del tè.

Perché?
Secondo voi è più sicuro adoperare una tazza
dalle pareti sottili o una dalle pareti spesse?
È utile mettere il cucchiaino nella tazza perché i metalli sono buoni conduttori di calore. Quando si versa un liquido caldo in una tazza, si riscaldano prima gli strati interni delle sue pareti e poi gradualmente quelli esterni. Il riscaldamento disomogeneo causa a sua volta un’espansione disomogenea e la tazza si può rompere. Per questo motivo le pareti spesse si rompono più facilmente di quelle sottili.