Tanti anni fa, un mio professore chiedeva di guardarci intorno per poi spiegarsi il perché delle cose. Nel caso non fossimo stati in grado di darci risposta sarebbe intervenuto lui…qualsiasi cosa!

C’era chi gli chiedeva come fare tredici al totocalcio, terno sulla ruota di Napoli o vincere qualche premio in qualche concorso…lui dava sempre le risposte, ma indicava anche quanto la vincita di un miliardo di lire non bastasse per poter vivere tranquilli…quel giorno la lezione, solo per questo, durò tre quarti d’ora, Sole 24 Ore alla mano…

Chi però notava qualcosa di più tecnico, favoriva le lezioni di meccanica, impianti e matematica-fisica… e, soprattutto, riuscivamo nell’intento di non essere interrogati…

Nelle precedenti edizioni della Scienza Simpatica ho scritto, spero senza annoiare, di temperatura e pressione, atomi, molecole…che nel nostro quotidiano ormai non fanno più incuriosire, come se fossero li per nulla…il Creatore non ha fatto altro che giocare con le palline…

L’altro giorno, percorrendo l’autostrada con la mia vettura e la famiglia al seguito, mio figlio più giovane ha chiesto come mai, su un viadotto spesso si sentono dei suoni, come del treno sulle rotaie…senza pensarci ho risposto: “E’ perché passiamo sopra ai giunti di dilatazione…”, al che mi ha risposto “Cosa si dilata? Cos’è la dilatazione? Che cavolo mi stai dicendo, papà?”…

Ad un bambino di nove anni è difficile spiegare il Cosa ed il Come delle cose…ma ho tentato in questo modo.

“Sai cosa sono gli atomi?”…”No!…ma so cos’è l’atomica…una bomba!”…al che, avrei voluto parlargli di Enrico Fermi, ma mi sono trattenuto.

“Sai cosa sono le molecole?”…”Papà, smettila di dire parolacce!”…al che, ho capito che non le conosce tutte!

“Sai cos’è la spiaggia?”…”Papà, non sono stupido! Sono nove anni che mi porti al mare…”…al che, ho pensato che, magari, l’anno prossimo si potrebbe andare in montagna…magari!!!!

La spiaggia è formata da tanti granelli di sabbia. Pensando alla spiaggia come ad una molecola ed al granello di sabbia come all’atomo, si può capire macroscopicamente la cosa. Microscopicamente, ogni granello è formato da un certo numero di molecole…e da un numero di atomi…capiamo quindi che ogni cosa è composta da atomi…e che gli atomi sono delle cose piccolissimissimissime!

L’atomo, per chi non lo sapesse, è un piccolo sistema solare: un nucleo formato da protoni e neutroni e delle palline che gli ruotano attorno che si chiamano elettroni…il “giramento di elettroni” di cui ho scritto nei precedenti trattati tragicomici della Scienza Simpatica…

Le molecole sono formate da un certo numero di atomi (almeno due) che rimangono ad una distanza specifica l’uno dall’altro, con dei “legami” di cui non scriverò…andate a cercarvelo! Gli atomi sono delle “cose” che normalmente sono in vibrazione…perpetua…quasi…vabbè!

L’effetto dell’aumento, o della diminuzione della temperatura, comporta una modifica dei legami tra gli atomi: più freddo fa, più gli atomi si avvicinano, e viceversa.

Capiamo quindi che l’effetto dell’innalzamento della temperatura fa “aumentare” la grandezza fisica di tutte le cose. Ogni materiale ha un suo “grado di dilatazione termica” che si chiama “coefficiente di dilatazione” indicato con la lettera greca alfa (∝).

I “giunti di dilatazione” di cui ho scritto poco sopra, servono a compensare l’allungamento o il restringimento del calcestruzzo (con tondini di ferro ecc.) e dell’asfalto del viadotto. Più lungo è il ponte, più questi giunti devono essere distanti l’uno dall’altro…oppure più giunti bisogna considerare su quel tratto di strada.

Qualsiasi materiale, per effetto del calore, si dilata: chi più chi meno, ma si dilatan tutti!

L’uomo ha sempre conosciuto questo effetto e, spesso, è riuscito a governarlo…ma non sempre: quanti di noi hanno lasciato una bottiglia d’acqua (o bibita) gasata al sole e si sono accorti della infinita durezza dell’involucro? Quanti di noi hanno dimenticato una bottiglia d’acqua nella ghiacciaia di casa?

…Oh, Genesis, nel freezer c’è freddo! Hai bevuto?…

Accidenti!…ho scritto dell’unico elemento sulla terra che si comporta anormalmente: l’acqua e tutti i suoi composti… L’acqua, a differenza di tutti gli altri elementi e gas, si comporta esattamente all’inverso: al diminuire della temperatura aumenta il suo volume…quindi, se imprigionata in un involucro, aumentando il suo volume, imprime una pressione tale per cui…dovrete armarvi di scopa e stracci per pulire… Le bottiglie riscaldate dal sole si pongono in pressione (diventan dure) perché il gas disciolto si comporta come tutti gli altri elementi (acqua esclusa)…

…ma la pentola a pressione?

In questo caso non è l’acqua che aumenta di volume all’aumentare della temperatura, ma è il suo vapore: riscaldando sotto la pentola col fuoco, l’energia indotta fa cambiare lo stato dell’acqua da liquido a gassoso. Un gas riscaldato aumenta esponenzialmente il suo volume e, nel caso della nostra pentola, essendo un involucro chiuso, aumenta la sua pressione, cuocendo meglio le patate, lo spezzatino e qualsiasi altra diavoleria culinaria…ma torniamo alla dilatazione: perché è così importante conoscerla?

Facciamo un piccolo esempio: se la vostra casa fosse costruita in un materiale solidissimo e ogni parete o soffitto-pavimento fossero meccanicamente solidali tra loro, il primo (o forse il secondo) passaggio dalla notte al giorno la farebbe cadere come un castello di carte…sarebbe la cosa più fragile del mondo.

Pensiamo ad una finestra: la cornice è fatta di un certo materiale (legno, plastica, alluminio, ferro…) ed il trasparente in vetro. Se il vetro non fosse posto all’interno della cornice, lasciando abbastanza spazio per il “movimento” dei due materiali, al primo sole questo vetro si frantumerebbe. La medesima cosa succede ai parabrezza delle automobili quando vengono montati da personale…inqualificabile!

La dilatazione termica è utile?…certamente!

Uno dei suoi utilizzi è quello degli interruttori elettrici di sicurezza che ognuno di noi ha in casa: i “magnetotermici”… Dobbiamo sapere che qualsiasi materiale che conduce corrente elettrica, al suo passaggio, si riscalda. Riscaldandosi aumenta la sua lunghezza, per cui, allorquando la corrente elettrica richiesta dal vecchio e usurato ferro da stiro divenisse troppa, sgancia il contatto creando quella disfunzione casalinga che si chiama: “…è saltata la luce”…che poi, come farà a saltare sta luce, nessuno lo sa…ma, sbuffando, andremo a sollevare quella levetta nera…

Sganciandosi il contatto è come se si tagliassero i fili elettrici della corrente di casa…il ferro da stiro, non ricevendo più differenza di potenziale, lentamente si raffredda, ovviando alla sua possibile esplosione sul vostro incredulo viso…

Altro utilizzo è quello del termostato: quello dello stesso ferro da stiro di prima.

Che cos’è?? E’ quella regolazione che sempre c’è sotto al manico del ferro stesso: una rotella che indica la possibilità di stirare diversi tipi di stoffa. Cambiando la temperatura massima del ferro, abbiamo la possibilità di cambiare tessuto da stirare, consumando meno energia… Ah, non lo sapevate? E’ sempre al massimo su “COTONE”?…bravi, bravi…

Il termostato è alla fine un tipo di interruttore che è formato da una “bacchetta” che collega due contatti. Questa è formata da due metalli differenti che, accoppiati e comportandosi differentemente all’aumentare della temperatura, fanno piegare la bacchetta stessa aprendo il contatto elettrico…

Siamo quindi riusciti a utilizzare un altro “sistema naturale” per i nostri scopi, come riusciamo a governarlo…ma…

Chi studiò la dilatazione termica?

Bah, la mia memoria fa un po’ cilecca ultimamente…non ricordo nomi di scienziati del passato cui addossare le formule che mi capita utilizzare per lavoro…ricordo solamente di un certo Joseph Louis Gay-Lussac legato però alla dilatazione termica dei gas…

…forse qualcuno di voi può venire in aiuto alla mia memoria atrofizzata…