Lezioni di Marie Curie

Prima lezione

– Ecco una bottiglia, comincia la signora Curie.
L’apriamo.
– Sembra vuota. Cosa c’è dentro?
– Dell’aria, rispondono in coro i ragazzi.
– Come fate a sapere che c’è qualcosa lì dentro?, replica la signora Curie. Per vedere se la bottiglia contiene effettivamente dell’aria, cercheremo di far entrare qualcosa al suo interno, dell’acqua per esempio.
La bottiglia viene richiusa. Un allievo la apre dopo averla immersa completamente in acqua, mantenendone il collo rivolto verso l’alto. L’acqua entra nella bottiglia, ma noi vediamo uscire delle bollicine. C’era proprio dell’aria al suo interno, ed è quest’aria che ora sta uscendo. Poiché è più leggera dell’acqua, risale in superficie.
– Richiudiamo la bottiglia dopo averla vuotata e riapriamola immersa in acqua, stavolta con l’imboccatura rivolta verso il basso. Che cosa succede?
L’acqua risale appena dentro la bottiglia, schiacciando l’aria in essa contenuta, ma quest’aria bloccata dalle pareti in vetro della bottiglia non può più risalire in superficie: resta dunque imprigionata sul fondo e l’acqua non può riempire la bottiglia.
– Cerchiamo ora di fare la stessa cosa con del mercurio.
Vediamo cosa accade. Ecco una piccola bottiglia sigillata piena di mercurio. La immergo in acqua, con l’imboccatura rivolta verso il basso; cosa accade se la stappo?
– Il mercurio scenderà sul fondo della vasca, affermano alcuni ragazzi in coro.
Irène toglie il tappo del flacone e in effetti il bel mercurio brillante rotola giù sul fondo della vasca.
– Vuol dire che è più pesante dell’acqua, affermano gli allievi.
– Quasi corretto, risponde la signora Curie, ma non del tutto. Una piccola gocciolina di mercurio è forse più pesante dell’acqua contenuta in una grande bottiglia?
– Oh, no!
– Ma se riempiamo d’acqua una bottiglia e di mercurio un’altra identica bottiglia, quale sarà la più pesante?
– Quella dove abbiamo messo il mercurio.
– Allora, vedete, bisogna dire che a parità di volume il mercurio pesa più dell’acqua. Invece di questa lunga frase, in generale si dice: il mercurio è più denso dell’acqua. Mercurio e acqua sono liquidi, ma non è necessario che un corpo sia liquido perché si possa affermare che è più denso di un altro. Prendiamo un pezzo di legno: è meno denso del piombo, perché un pezzo di piombo che occupa lo stesso volume di un pezzo di legno è più pesante. L’aria è meno densa dell’acqua, come abbiamo appena osservato.

Quando si immerge in acqua una cosa che è meno densa dell’acqua, essa risale e galleggia; quando vi si immerge una cosa più densa, essa va a fondo.

Spazi stretti
Le manipolazioni continuano: metto del petrolio in una bottiglia che contiene un po’ d’acqua. I due liquidi non si mescolano: il petrolio resta in superficie. Immergo la bottiglia nell’acqua, con l’imboccatura rivolta verso l’alto e la stappo sott’acqua. Il petrolio, meno denso dell’acqua, risale verso la superficie della vasca.
– Perché un corpo meno denso del liquido nel quale è immerso risalga verso la superficie di quel liquido, occorre tuttavia che abbia a disposizione lo spazio per passare.
Prendo un flacone con l’imboccatura alquanto stretta.
Metto del petrolio dentro il flacone e lo immergo aperto, con l’imboccatura rivolta verso l’alto, in un recipiente pieno d’acqua. Il petrolio resta nel flacone; non risale verso la superficie dell’acqua.
– Perché? Non è forse meno denso dell’acqua?
– Sì.
– Allora, cos’è successo?… Il petrolio doveva uscire e l’acqua entrare dall’imboccatura stretta; ma né l’uno né l’altra hanno trovato abbastanza spazio per passare.
Ecco un altro esempio ancora più sorprendente. Prendiamo una provetta dall’imboccatura strettissima, piena d’aria, e la immergiamo in acqua, con l’imboccatura rivolta verso l’alto.
– L’aria esce? L’acqua entra?
– No.
– L’aria è comunque sempre meno densa dell’acqua. Ma né l’aria né l’acqua hanno spazio sufficiente per passare
comodamente insieme dall’imboccatura stretta, e quindi non passano. È come se né Aline né Irène, dovendo percorrere in direzione opposta un corridoio molto stretto, avanzassero in alcun modo.
La signora Curie prosegue:
– Se introduco nell’imboccatura stretta un piccolo tubo sottile, l’acqua e l’aria troveranno ciascuna la propria strada e passeranno senza esitazioni.

Vento
Ecco una peretta di caucciù. Si può far uscire l’aria che contiene comprimendola con la mano.
A turno, appoggiamo la punta aperta della peretta sulla guancia, e tutti gli allievi avvertono così un leggero vento.
– Quando l’aria è in movimento, si ha il vento. Ecco una peretta più grande; la comprimo e sentirete un vento più forte.

Elasticità
Il caucciù è un materiale elastico. Dopo averla compressa, a causa della sua elasticità, questa peretta di caucciù riprende la sua forma originale. Il caucciù si gonfia di nuovo da solo e l’aria è costretta a rientrare nella peretta.