Menu

ARCHIVIO

Un frigorifero prêt-à-porter

A cosa serve un frigorifero? Semplice: mantiene a temperatura costante il cibo da conservare, rinfresca le bevande e… consuma energia elettrica. Possiamo farne a meno? Forse no, ma di certo non possiamo portarcelo appresso durante una gita fuoriporta! E allora: campeggiatori e camperisti, aficionados del pic-nic, backpacker giramondo, voi che da una vita aspettate il vostro momento da Giovani Marmotte, ecco l’esperimento che fa per voi. In pochi istanti costruirete un frigorifero prêt-à-porter, completamente a impatto zero.

Che cosa vi serve?

  • Una bottiglia d’acqua da ½ litro
  • Un termometro a immersione
  • Un rotolo di carta da cucina
  • Un penna e un taccuino

Che cosa dovete fare?

1. Prendete la bottiglia d’acqua e, con un termometro, controllate la temperatura del contenuto. È un esperimento scientifico, per fare le cose per bene munitevi di penna e taccuino dove appuntare ogni rilevamento.

Un termometro inserito in una bottiglia di plastica da mezzo litro piena d'acqua segna la temperatura di 20,2 °C.

2. Avvolgete la bottiglia con quattro o cinque strati di carta da cucina.

Due mani avvolgono una bottiglia di plastica da mezzo litro nella carta assorbente.

3. Una volta “mummificata” la bottiglia, inumidite la carta con un po’ d’acqua.

La bottiglia avvolta nella carta viene bagnata sotto il getto d’acqua di un rubinetto.

4. Ora lasciate la bottiglia bagnata in un luogo ventilato: in terrazza, sul davanzale della finestra, meglio se in una zona ombreggiata.
Ogni mezz’ora controllate la temperatura.

La bottiglia da mezzo litro piena d'acqua e avvolta nella carta bagnata dopo mezz'ora: il termometro segna la temperatura di 17,5 °C.

Che cosa osservate?

Durante i controlli periodici della temperatura, vedrete che questa scende rapidamente. In condizioni ottimali, l’esperimento può raffreddare l’acqua anche di 5-8 °C rispetto alla temperatura ambiente.

Che cosa è successo?

Per capire come funziona un frigorifero prêt-à-porter bisogna guardare nell’infinitamente piccolo. Il principio fisico alla base del fenomeno è l’evaporazione dell’acqua che bagna la carta avvolta attorno alla bottiglia. Di fatto, ogni singola molecola che evapora rimuove del calore dalla bottiglia e dal suo contenuto: il calore, infatti, non è altro che energia termica, che permette alla molecola di passare dallo stato liquido a quello gassoso e librarsi nell’aria.

Come risultato, la temperatura della bottiglia si abbassa. Il vento accelera questo processo naturale: ecco perché per facilitare il raffreddamento basta lasciare sospesa a uno spago la bottiglia d’acqua in un luogo ombreggiato, meglio se in corrente d’aria. L’operazione riesce meglio durante le ore notturne e se l’umidità relativa è piuttosto bassa – altrimenti il processo di evaporazione viene ostacolato, come succede al nostro bucato steso nelle giornata fredde e umide.

Come un frigorifero

Anche nel frigorifero di casa succede la stessa cosa: la temperatura interna scende e il contenuto si raffredda. Questo avviene perché, nel frigorifero, particolari gas detti HCFC, cloro-fluoro-carburi idrogenati sono in grado di evaporare a basse temperature, assorbendo così energia anche da un ambiente freddo. I gas vengono resi liquidi, e quindi ad alta pressione, da un compressore (che consuma corrente elettrica) e poi vengono fatti espandere grazie a una valvola. L’espansione causa il raffreddamento dei gas. È a questo punto che i gas, freddi, entrano nella serpentina interna del frigorifero e qui evaporano assorbendo il calore interno dell’elettrodomestico e dei cibi in esso contenuti (la serpentina interna è infatti detta “evaporatore”). Tornano quindi all’esterno, dove c’è il compressore che li riporta ad alta pressione (e qui si scaldano, infatti la serpentina esterna del frigo è calda e serve a disperdere un po’ di calore nell’ambiente esterno per pre-raffreddarli). I gas sono quindi pronti per ripetere il ciclo.

Da questo punto di vista, il frigorifero non è altro che una pompa che estrae calore dall’interno del frigo e lo immette nell’aria della cucina, che pure si trova a temperatura più elevata. Per fare questo serve energia, che viene fornita dalla corrente elettrica: spontaneamente il calore non passerebbe mai da una zona più fredda a una più calda! Questo processo è chiamato in fisica ciclo termodinamico ed è un’invenzione di Lord Kelvin William Thomson, fisico e ingegnere irlandese che di temperature si intendeva parecchio. È lui, infatti, che ha sviluppato la scala Kelvin con cui misuriamo ancora oggi la temperatura assoluta.
Se nel frigorifero l’energia per il processo è fornita dall’elettricità, per la nostra bottiglia qual è la fonte si energia? Ovviamente il Sole, che con l’irraggiamento fornisce l’energia per far evaporare l’acqua all’esterno. Se ci pensiamo bene, è proprio su questo fenomeno che si basa il nostro personale sistema di raffreddamento: sudiamo per bagnare la pelle! E se c’è un po’ di vento, meglio ancora.

Un po’ di fisica

Evaporazione

È il passaggio dallo stato liquido a quello gassoso che avviene sulla superficie di un liquido. Diversa dall’ebollizione, che invece riguarda l’intero liquido contenuto in un recipiente e che avviene quando si supera una temperatura critica (100 °C per l’acqua distillata).

Umidità

È la quantità di acqua che c’è nell’aria sotto forma di vapore acqueo. Un’atmosfera molto umida rallenta il processo naturale di evaporazione perché nel cielo non c’è spazio a sufficienza per il vapore che si viene a produrre.

 

Davide Coero Borga è divulgatore scientifico. Lavora con l’Istituto Nazionale di Astrofisica e con Rai Scuola. È esperto in scienza della fiaba e del giocattolo.

 

Scrivi un commento!