Stappa lo spumante!

Sei a un compleanno, un tuo amico ha appena terminato la sua seduta di laurea, a capodanno, in una qualsiasi situazione conviviale in cui giunge l’emblematico momento dello stappo dello spumante. Noti che dalla bottiglia appena stappata fuoriesce una specie fumo, come della nebbiolina.  Ma sei troppo coinvolto dall’atmosfera gioviale e dalla smania di tracannarti uno o più bicchieri di spumante per arrovellarti il cervello interrogandoti sulla natura di quel fumo. Immagina se per una volta ci facessi caso e ricercassi il motivo della fuoriuscita di quel fumo come ti sentiresti soddisfatto quando per i prossimi centinaia di stappi cui assisterai  saprai spiegarti tale fenomeno; allora, con il petto all’infuori e con fare sicuro, potrai avvicinarti alla ragazza che ti piace e con tono lezioso sfoggerai tutta la tua conoscenza a riguardo pavoneggiandoti, e a quel punto puoi star sicuro che trascorrerai quella notte in sua dolce compagnia. Oppure puoi tenerti segretamente per te questa conoscenza e sarà motivo di considerarti migliore di tutti gli altri che ignorano del fenomeno che solo tu in quel momento sai dare una spiegazione. Una spiegazione tanto articolata e tecnica agli occhi esterni quanto semplice una volta compresa.

In una bottiglia di spumante, ahimè, non c’è solo spumante. Un po’ come le buste della patatine in cui non ci sono solo patatine, anzi quasi non ci sono le patatine essendoci per i due terzi della busta aria, alla faccia delle pubblicità in cui sfoggiano buste stracolme di patatine (c’è un motivo però per cui in una busta di patatine la gran parte del volume è occupata da aria: https://scepsiedace.blog/2019/08/04/patatine-ed-aria-crasi-perfetta/). Ebbene, in una bottiglia di spumante c’è anche del gas sottopressione costituito da anidride carbonica e vapore acqueo. Un gas lo puoi immaginare come un coacervo caotico di molecole che si muovono caoticamente. Ogni molecola risente delle interazioni elettriche delle altre molecole e queste interazioni a distanza determinano un’energia, chiamata energia potenziale e indicata con U, che varia in funzione della distanza delle molecole: tutte le molecole tendono a disporsi spontaneamente  in maniera tale da avere un minimo di energia potenziale corrispondete ad una certa distanza r0. In base alle varie distanze tra le molecole, l’energia potenziale avrà un andamento come quello mostrato in figura 1.


Figura 1 Grafico che rappresenta l’andamento dell’energia potenziale U in funzione della distanza delle molecole x.

Ora, nel caso del gas sotto pressione e quindi compresso, ovvero con distanze tra molecole inferiori a r0, quando la bottiglia dello spumante viene aperta, il gas fuoriuscendo si espanderà disperdendosi nell’ambiente, ovvero aumenterà la distanza r tra le molecole e, di conseguenza, aumenterà l’energia potenziale del gas (vedi figura 1).

Una delle leggi fondamentali della natura prevede  la della conservazione dell’energia totale: essa per il gas è formata da energia potenziale ed energia cinetica. Quindi, aumentando l’energia potenziale, diminuirà l’energia cinetica. Ma l’energia cinetica è direttamente collegata alla temperatura del gas: infatti l’energia cinetica indica la velocità media di una molecola e più le molecole sono veloci, più alta è la temperatura del gas. Dunque, se diminuisce l’energia cinetica, diminuisce la temperatura del gas e, come mostrato nella figura 2, si passerà dallo stato V di vapore allo stato L di liquido, ovvero il vapore acqueo contenuto nella bottiglia, una volta che questa è aperta, si espanderà, si raffredderà e condenserà dando origine a quella nebbiolina che accompagna il tipico rumore dello stappo che fa prorompere tutti in urla di festa.

Figura 2 Diagramma di fase dell’acqua costruito da dati sperimentali pressione-temperatura nei tre stati di aggregazione della sostanza: la curva 1 evidenzia le condizioni di pressione e temperatura in corrispondenza delle quali il solido si trova in punto equilibrio con il liquido; la curva 2 mostra le condizioni di pressione e temperatura in corrispondenza delle quali il liquido si trova in equilibrio con il proprio vapore e la curva 3 le condizioni in corrispondenza delle quali il solido si trova in equilibrio con il proprio vapore.

Dunque un gesto così apparentemente semplice e innocuo come lo stappo di una bottiglia di spumante cela un raffinato fenomeno la cui spiegazione necessita il richiamo a diverse teorie fisiche, dimostrazione dell’affascinate eleganza della scienza di tutti i giorni che ci circonda in ogni momento.

Pubblicato da Der Suchende

Ricercatore di verità celate, appassionato di conoscenze sopite, domatore di concetti cavillosi, scrutatore di caleidoscopiche realtà.

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