Foto di Wolfgang Zimmel da Pixabay 

Posizionati in una stanza di casa tua e chiudi porta e finestre così da trovarti all’interno di uno spazio chiuso.

Missione: trasportare fuori dalla stanza, senza aprire porte e finestre, il calore in essa contenuto.

Domande assolutamente lecite ma sappi che assisti tutti i giorni a questo quando passi davanti al tuo frigorifero che fa proprio questo: prende tutto il calore dei cibi e bevande e lo butta all’esterno.

Ma prima di vedere come faccia a fare questo lascia che ti faccia una domanda

Nel linguaggio comune si tende ad utilizzarli come sinonimi ma in realtà stanno ad indicare due cose diverse.

Pensa a calore e temperatura come due facce della stessa medaglia.

Partiamo come sempre dall’inizio: tutto quello che ci circonda, te e me compresi, è composto da atomi che non sono fermi, ma si muovono.

Come possiamo misurare il loro grado di movimento, vale a dire se si muovono tanto, poco o mediamente? Con la temperatura.

In natura tutto segue le logiche del risparmio energetico, quindi nessuna particella utilizzerà mai energia propria per muoversi freneticamente. Se la riceverà bene, altrimenti se ne starà quieta.

Il calore è questa energia e si trasmette da un corpo che ne ha di più a uno che ne ha di meno.

Pensa ad una barra di acciaio incandescente: le sue particelle si muovono all’impazzata generando una temperatura elevata.

Se la mettessi sopra una barra a temperatura ambiente? Inizierebbe a trasferire la sua energia a quella più fredda.

Risultato? La barra calda perde energia, le sue particelle rallentano e quindi si raffredda. La barra a temperatura ambiente prende l’energia di quella calda, le particelle iniziano a muoversi sempre di più e la sua temperatura sale.

Pensa a questo scambio energetico come ad un terremoto e le particelle come a dei palazzi. La dove passano le onde sismiche tutto trema e si agita, altrimenti è tutto stabile e fermo.

Anche, ma non solo. Il freddo infatti svolge un ruolo cruciale per la conservazione del cibo.

Perchè mai? Più la temperatura sale e più le particelle sono agitate e di conseguenza più la temperatura scende più saranno ferme.

Più fermiamo le particelle che compongono i cibi e più ne rallentiamo il deperimento riuscendo a conservarli per lunghi periodi.

Pensa che in passato si raccoglieva la neve e la si accumulava in luoghi chiusi e isolati come le cantine o in posti ad hoc chiamati neviere. Altrimenti  si ricorreva ad affumicamento o conservazione sotto sale o olio.

Fortunatamente nel 1900 ci ha pensato il frigorifero a risolvere tutti questi problemi.

Il frigorifero fa una cosa apparentemente impossibile: prende il calore dei cibi all’interno del vano e lo butta fuori, il tutto senza mai aprire nulla.

Per farlo sfrutta la natura stessa del calore e cioè di energia in transito: il calore infatti non vede l’ora di trasferirsi in un corpo più freddo.

Idea: far scorrere nella parete posteriore del frigorifero un fluido molto freddo che riceva il calore dei cibi e delle bevande.

Problemi: come faccio a fare in modo che la parete del frigo sia sempre mantenuta fredda? E dove finisce il calore assorbito?

Basta giocare un po’ con la pressione.

Foto di Greg Montani da Pixabay 

Ricordi quando da piccoli gonfiavi la ruota della bicicletta? Utilizzavi una pompa con uno stantuffo che prendeva l’aria dall’esterno e la sparava nella ruota esercitando una pressione. Ricordi che la pompa dopo poco iniziava a surriscaldarsi? Questo perchè l’aria compressa aumenta di temperatura.

In generale, in un gas, ad un aumento di pressione corrisponde un aumento di temperatura tanto quanto ad un abbassamento di pressione corrisponde un abbassamento della temperatura.

Il deodorante spray risulta freddissimo sulla pelle vero? Perchè lo spray è conservato nella bomboletta allo stato liquido ad alta pressione, ma quando lo spruzzi la pressione esterna è molto più bassa e quindi da liquido evapora e la temperatura cala.

Giocando con la pressione posso controllare la temperatura. Ecco perchè elemento fondamentale di un frigorifero è il compressore.

Il frigo non è altro che un circuito come quelli della formula 1: un percorso chiuso all’interno del quale scorre un fluido particolare che cambia continuamente pressione, stato e quindi temperatura.

Proprio come in una gara di formula 1 immagina di montare in sella al fluido del firgorifero e fare su di esso tutto il viaggio per le varie tappe intorno al circuito. Quali componenti incontreresti? Te le indico qui di seguito utilizzando delle associazioni:

1) La pompa di una bicicletta (corrispondente nel frigo al compressore). Il suo scopo è ovviamente comprimere il fluido, che in questa tappa è allo stato gassoso. Risultato? il gas entrato nella pompa ne uscirà compresso e quindi ad alta pressione e anche alta temperatura (ricordi la pompa della bicicletta che si scaldava per la compressione dell’aria?). Ogni volta che senti rumore tipo una sorta di motore in funzione provenire dal tuo frigo, quello è il compressore in azione.

Foto di rawpixel da Pixabay

2) Una pinta di birra ghiacciata (corrispondente nel frigo al condensatore). Cosa succede in estate quando prendi dal frigorifero una bella bottiglia di birra ghiacciata? Formerà delle goccioline sulla sua superficie del vetro giusto?. L’aria calda estiva, a contatto con la parete ghiacciata della bottiglia, gli cede calore e si raffredda. Raffreddandosi l’umidità dell’aria si condensa diventando acqua sulla parete della bottiglia. Se provi a guardare dietro il tuo frigo vedrai una serpentina metallica di colore scuro, quello è il condensatore.

Al suo interno scorre il gas uscito dal compressore ad alta pressione e temperatura. L’obiettivo è raffreddarlo.

Il gas bollente si raffredda perchè trasmette il suo calore alla serpentina che a sua volta lo trasmette all’aria della nostra cucina. A seguito dell’abbassamento della temperatura, il gas condensa diventando liquido proprio come l’aria calda sulla superficie della bottiglia di birra ghiacciata.

Risultato? Il gas esce dal condensatore liquido, a temperatura più bassa ma ancora ad alta pressione.

3) Un tubo per l’acqua da giardino (corrispondente nel frigo al tubo capillare). Contrariamente a quanto si pensa, quando restringi l’apertura del tubo mentre innaffi, non stai aumentando la pressione dell’acqua ma la stai diminuendo. Aumenta invece la velocità.

Sembra un paradosso e difatti si chiama “paradosso di Venturi” che scoprì che una strozzatura aumenta la velocità di un fluido e ne diminuisce la pressione.

Nel frigo il liquido ad alta pressione uscito dal condensatore entra in un tubo sottilissimo (ecco perchè è detto capillare) che per via della ridotta sezione provoca una strozzatura che abbassa incredibilmente la pressione del liquido. L’incredibile calo di pressione fa in modo che il liquido inizi ad evaporare e cali enormemente di temperatura (ricordi il deodorante spray freddo sulla pelle?).

Risultato? Un fluido in parte liquido e in parte gassoso a bassa pressione e bassissima temperatura.

Foto di 955169 da Pixabay

4) Deodorante spray (corrispondente nel frigo all’evaporatore).

Questo componente svolge il ruolo del foro dal quale esce il deodorante: permette la completa evaporazione del fluido uscito dai tubi capillari e ne regola la fuoriuscita. In questo stadio abbiamo un gas a bassa temperatura e bassa pressione che viene immesso nella parete posteriore del frigorifero e che assorbe tutto il calore al suo interno, nei cibi e bevande.

Giunto ai piedi del frigorifero, dopo aver percorso tutta la parete, il gas è tornato al traguardo dove si trova il compressore e può iniziare un nuovo giro.

E dopo il microonde ecco spiegato il funzionamento di un altro elettrodomestico che troviamo in ogni casa.

Come tutte le cose semplici risulta ancora più geniale e diciamocelo: una bibita ghiacciata in estate non ha prezzo.

A questo punto devo confessarti di aver fatto un test su di te senza dirtelo. Prima di approfondire a cosa tu abbia involontariamente partecipato voglio fare un tentativo: senza andare a rileggere le componenti del frigo, sapresti richiamare le immagini associate ad ogni tappa del circuito?

Prenditi qualche secondo.

Come è andata? Quante immagini sei riuscito a ricordare? Sei riuscito ad associare ad ogni immagine la componente del frigo? Fammelo sapere nei commenti a questo articolo.

Se sono riuscito nel mio intento dovresti essere stato in grado di ricordare le varie tappe/componenti del frigo, partendo dalle immagini che ho utilizzato per descriverle, più facilmente che se avessi utilizzato solo i nomi convenzionali: compressore, condensatore, tubi capillari ed evaporatore.

Perchè? Lo scopriremo presto insieme ma fino a quel momento… RESTA CURIOSO.

Davide