Quando accendiamo una stufa o un fornello elettrico o a gas, otteniamo in maniera semplice e diretta del calore. Ma quali sono invece i meccanismi che consentono a un frigorifero di fare l’esatto opposto, cioè raffreddare l’aria e di conseguenza i cibi?

Il frigorifero basa il proprio funzionamento su due specifiche leggi fisiche. La prima legge prevede che evaporando, un liquido sottrae energia all’ambiente che lo circonda sotto forma di calore. E’ necessaria poi altra energia (calore) per conservare il mutamento, che ha portato la sostanza dallo stato liquido a quello gassoso. La seconda proprietà fisica ci ricorda che un liquido può evaporare a una temperatura più bassa rispetto al normale se l’ambiente in cui si trova subisce un calo di pressione.
Tutti i liquidi in grado di evaporare facilmente a basse temperature sono dei possibili refrigeranti. Variando la pressione nei tubi in cui circola, è possibile liquefare o far evaporare la sostanza prescelta come refrigerante.

Nell’intercapedine tra la camera di refrigerazione, quella in cui mettiamo i cibi, e il suo “guscio”, il frigorifero è percorso da numerosi tubi contenenti il refrigerante a bassissima pressione. Ciò consente al liquido di evaporare molto facilmente, anche a basse temperature. Evaporando, il refrigerante mantiene freddi i tubi che avvolgono la camera di refrigerazione, consentendo ai cibi di restare al fresco.
Un motore elettrico aspira poi il gas freddo dall’interno dei tubi, lo comprime in modo che si riscaldi e lo fa poi defluire in un’altra serie di tubi posti all’esterno del frigorifero (generalmente è un griglia posta sul retro del frigo). L’aria a contatto con i tubi ne disperde il calore, determinando la condensazione del refrigerante che dallo stato gassoso ritorna a quello liquido. A questo punto il refrigerante defluisce in un tubicino molto stretto, chiamato tubo capillare, che si allarga progressivamente in corrispondenza della camera di refrigerazione. La maggiore larghezza del tubo comporta un abbassamento di pressione. Il liquido evapora nuovamente raffreddandosi e il ciclo può ricominciare.

Fino all’invenzione del frigorifero, la conservazione dei cibi è sempre stata un piccolo incubo per il genere umano. Greci e Romani utilizzavano già alcune ghiacciaie primordiali, costituite da profonde buche in cui venivano conservati il cibo con grandi quantità di ghiaccio.
La tecnica di refrigerazione vera e propria si sviluppò solamente nell’Ottocento, stimolata dalle esigenze di trasporto di grandi quantità di carne dalle praterie dell’Australia, della Nuova Zelanda, del Sud America e del West americano nei principali mercati occidentali europei e statunitensi.
James Harrison, un pittore emigrato in Australia dalla Scozia, fu tra i primi a scoprire e utilizzare il principio di refrigerazione. Si narra che, intento a pulire dei caratteri di stampa con l’etere, avesse notato la capacità refrigerante del gas sul metallo. Il pittore utilizzò questa scoperta nel 1851, pompando dell’etere in un sistema di tubi per raffreddare una fabbrica di birra a Bendigo, nello Stato di Victoria.

L’idea di Harrison condusse al primo viaggio con esito positivo di una nave dotata di un impianto di refrigerazione. La nave era il piroscafo Strathleven, partito nel 1880 dall’Australia facendo rotta verso Londra con un carico di carne. Nonostante la durata del viaggio di due mesi, i cibi trasportati giunsero nella capitale del Regno perfettamente conservati.
Il primo frigorifero domestico fu realizzato dall’ingegnere tedesco Karl von Linde, che nel 1879 modificò un modello industriale, progettato qualche anno prima, rendendolo in scala. Questo antenato dei moderni frigoriferi utilizzava l’ammoniaca come refrigerante, fatta circolare nei tubi attraverso un’ingegnosa pompa a vapore.
Pionieri dei frigoriferi elettrici furono invece gli ingegneri svedesi Balzer von Platen e Carl Munters, che con il loro modello Electrolux, crearono il primo frigorifero alimentato a elettricità nel 1923 sbaragliando la concorrenza.

Il laser (acronimo di Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, ovvero amplificazione di luce per emissione stimolata della radiazione) fu costruito per la prima volta nel 1960 dall’americano Theodore H. Maiman. Per festeggiare la ricorrenza, il motore di ricerca Google ha dedicato la giornata di oggi all’inventore del primo laser. Ma come funziona in parole semplici questa tecnologia?

Uno dei primissimi modelli costruiti fu il laser a stato solido a rubino, un particolare dispositivo che si avvaleva di un cristallo di rubino (o di una bacchetta di rubino sintetico) contente lo 0,5 per mille di cromo, i cui atomi venivano stimolati per emettere la luce laser.

Banalizzando un poco, possiamo dire che il principio di funzionamento di un laser è basato su una lampada elettronica a spirale, avvolta attorno alla bacchetta di rubino, in grado di emettere intensi lampi di luce. Questi “flash” luminosi eccitano gli atomi di cromo, inducendoli a passare da uno stato a bassa energia ad uno ad altissima energia.
Dopo qualche millesimo di secondo, essi decadono, emettendo spontaneamente un fotone, un’entità che possiamo immaginare come un minuscolo pacchetto di energia. Quando uno di questi “pacchetti” incontra sulla propria strada un altro atomo di cromo nel suo stadio di massima energia, induce lo stesso a emettere un fotone identico. Le coppie di fotoni identici si muovono assieme nella stessa direzione, si dice dunque che essi si trovano “in fase”. Continua la lettura »

Si racconta che il famoso scrittore francese Honoré de Balzac fosse solito bere un intruglio molto denso a base di caffè nero per mantenersi sveglio durante le lunghe notti insonni passate a scrivere. Lo scrittore sosteneva di aver consumato nella sua vita almeno 50.000 tazze di caffè, quasi quanto il “collega” Voltaire che spesso arrivava alla considerevole cifra di 72 tazze di caffè al giorno.

Per comodità e questioni di tempo, oggi viene utilizzato con crescente frequenza il caffè solubile, ovvero ciò che rimane della bevanda quando le sue parti acquose sono evaporate. In paesi come Giappone e Gran Bretagna questo tipo di caffè viene utilizzato dalla quasi totalità dei consumatori (circa il 90%), mentre è ancora poco diffuso nei paesi come l’Italia, in cui l’espresso non è una semplice bevanda, ma una vera e propria forma d’arte, una filosofia di vita.

I primi tentativi di produrre caffè solubile risalgono alla fine del diciannovesimo secolo. Si trattava di prove molto empiriche e spesso fallimentari che, nella maggior parte dei casi, portavano alla produzione di una bevanda molto blanda e priva del caratteristico aroma dei chicchi bruniti.
Nel 1906 George Washington, un ingegnere belga di origini inglesi, fece una curiosa scoperta durante un lungo viaggio in Guatemala. L’omonimo del primo presidente statunitense si accorse che un deposito marrone rimasto su una caffettiera, lasciata troppo a lungo sul fuoco, aveva un sapore molto gradevole e simile al normale caffè. Washington attribuì il fenomeno all’altitudine e al conseguente basso punto di ebollizione dell’acqua che aveva consentito al liquido di evaporare senza decomporre parte degli aromi del caffè.
A tre anni dalla curiosa scoperta, l’ingegnere belga fondò la G. Washington Coffee Refining Company a New York, creando il primo vero “instant coffee” della storia. Il successo della bevanda istantanea non tardò ad arrivare e i tristi eventi bellici del primo conflitto mondiale contribuirono alla fama del caffè solubile, utilizzato al fronte dai soldati americani.

Continua la lettura »

Fino a circa metà Ottocento, potersi lavare i denti con prodotti sufficientemente adeguati costituiva un piccolo privilegio, accessibile a poche persone abbienti. Si utilizzavano generalmente delle particolari polveri dentifricie, costituite da corallo, ossi di seppia, gusci d’uovo o porcellana, il tutto macinato finemente. La polvere poteva essere tinta di rosso con la cocciniglia, una sostanza colorante estratta da una specie di insetto che porta il medesimo nome.

Le paste dentifricie di oggi - bianche, colorate o a strisce - contengono generalmente una decina di ingredienti. Alcuni svolgono una funzione di pulizia o di protezione dei denti, mentre altre sostanze vengono utilizzate per conferire alla pasta un sapore gradevole o la giusta consistenza per uscire omogeneamente dal tubetto/dispenser. L’ingrediente principale della parte bianca della pasta è il calcare (carbonato di calcio), finemente polverizzato, o un altro minerale come l’ossido di alluminio. Si tratta di polveri lievemente abrasive in grado di eliminare la pellicola opacizzante depositata sui denti dal cibo e dalle bevande, contenente sostanze in decomposizione che causano la formazione della placca dentaria. Come sbiancante, a volte, si usa l’ossido di titanio. Continua la lettura »

Generalmente, per lessare completamente delle patate in acqua bollente occorrono dai 20 ai 30 minuti di cottura. In una pentola a pressione spesso basta un decimo del tempo: in 3 - 5 minuti le patate vengono completamente lessate. Come è possibile?

In una pentola l’acqua bolle a circa 100 °C e, per quanto sia alto il calore fornito, il liquido mantiene pressoché quella temperatura: il calore aggiuntivo aumenta unicamente la creazione di vapor d’acqua. La pentola a pressione è dotata di un particolare coperchio a incastro, che assicura una chiusura ermetica del recipiente. Il vapore che si produce durante l’ebollizione dell’acqua si accumula quindi all’interno della pentola, aumentando di conseguenza la pressione. Questo sbalzo fa salire il punto di ebollizione dell’acqua, che diventa quindi molto più calda riducendo il tempo di cottura complessivo per il cibo. Continua la lettura »

Il vetro di una comune lampadina a incandescenza non è molto più spesso di un normale foglio di carta da ufficio, eppure è in grado di resistere a una pressione notevole, tale da consentirci di avvitarla comodamente su un portalampade senza frantumarla. Il segreto della resistenza di una lampadina sta nella sua forma, che ricorda molto quella di un altro oggetto resistente ma incredibilmente fragile: il guscio di un uovo.

Nel corso di milioni di anni di evoluzione, la natura ha trovato una soluzione molto ingegnosa per impedire agli ovipari di distruggere le loro uova nella fase della cova, quando vi si accomodano sopra con tutto il loro peso. Proprio come le uova, le lampadine hanno un profilo arrotondato sull’intera superficie. Quando se ne afferra una per avvitarla, o svitarla, la forza applicata dalle dita si trasmette dal punto di contatto in tutte le direzioni in maniera pressoché omogenea. In questo modo, l’intera superficie della lampadina subisce una “pressione media” facilmente sopportabile dal sottile strato di vetro. Continua la lettura »

Era il 1829 quando il Censimento della popolazione di Francia classificò il giovane Louis Braille, allievo all’Istituto dei Giovani Ciechi di Parigi, come incapace di leggere o scrivere. All’epoca, l’insegnamento impartito nelle poche scuole per non vedenti era principalmente di natura orale. Esistevano alcuni testi prodotti con enormi lettere in rilievo, ma produrre interi libri in quel modo era impensabile e tecnicamente molto complicato.

Sempre nel 1829, il giovane Louis Braille mise a punto un metodo innovativo per consentire ai ciechi di leggere e scrivere. Il nuovo sistema, molto pratico e semplice da imparare venne impiegato a fasi alterne dai docenti dell’Istituto, per poi essere proibito dal nuovo direttore. Nonostante le avversità iniziali, il metodo ti lettura creato da Braille si impose nei decenni successivi, specialmente dopo la morte del suo ideatore. Continua la lettura »

I cibi liofilizzati non mancano quasi mai dagli zaini degli escursionisti professionisti. Estremamente leggeri e nutrienti, questi cibi conservano il loro sapore inalterato per anni nelle confezioni sigillate e possono diventare un pasto sostanzioso e corroborante con la semplice aggiunta di acqua calda.
Il processo di liofilizzazione fu sperimentato per la prima volta in maniera scientifica negli anni Cinquanta, quando il governo americano finanziò un progetto per fornire confezioni di cibo poco pesanti ad astronauti, esploratori e forze armate.

Per attivare il meccanismo di disidratazione, i cibi vengono generalmente inseriti tra due lastre refrigeranti che ne abbassano sensibilmente la temperatura, mentre un estrattore crea il vuoto. Quando il cibo è completamente surgelato, e la pompa ha eliminato quasi tutta l’aria, il liquido refrigerante presente nelle piastre viene sostituito da un gas caldo. Così facendo, i cristalli di ghiaccio presenti nel cibo sublimano (passano cioè dallo stato solido a quello gassoso senza il passaggio intermedio allo stato liquido) eliminando tutta l’acqua.

Continua la lettura »

Nonostante l’industria per l’estrazione e la gestione del gas naturale sia dotata di tecnologie all’avanguardia, parte della responsabilità nell’identificazione del metano negli ambienti è ancora affidata a uno strumento perfetto e inimitabile: l’olfatto umano.
A differenza di quanto pensano in molti, il gas naturale è completamente privo di odore. Questa particolare caratteristica rende il metano un pericoloso nemico per l’uomo, che non è in grado di riconoscerne la presenza. Per questo motivo, l’industria del gas provvede a miscelare il metano con un additivo inerte particolarmente odoroso, rendendo così anche una minima dose di gas rilevabile dal nostro olfatto.

Il componente principale del gas naturale è il metano, che si trova nel sottosuolo e sotto i fondali marini. E’ chiamato anche gas di palude, poiché a volte forma bolle che salgono in superficie dal fango organico delle paludi. Il particolare odore molto forte e caratteristico non deriva però dal gas, inodore, ma dai miasmi causati dalla putrefazione dei materiali vegetali che costituiscono la fanghiglia.

Continua la lettura »

Roy Sullivan, un ranger di un parco nazionale americano, passò alla storia per un primato particolare: fu l’uomo ad essere colpito più volte dai fulmini senza perdere la vita.
Il primo incontro ravvicinato con una saetta avvenne nel lontano 1942 quando Sullivan aveva trent’anni. Il ranger si trovava su una torretta di avvistamento del parco quando un fulmine lo colpì a un piede causandogli la perdita di un’unghia. Nel 1969 fu invece colpito mentre si trovava sulla sua jeep: sopravvisse all’incidente ma perse un sopracciglio. L’anno seguente, lo sfortunato ranger fu preso in pieno da un fulmine alla spalla: se la cavò con una piccola ustione.

Nel 1972, a trent’anni dal primo incontro con una saetta, Sullivan fu colpito alla testa da un fulmine. La forte scarica elettrica mandò a fuoco i suoi capelli. Fortunatamente non ebbe nessuna grave conseguenza, ma da allora il leggendario ranger iniziò a circolare con una boccetta piena d’acqua in tasca. Nel 1973 un nuovo colpo alla testa rischiò quasi di ucciderlo. Nel 1974, Sullivan fu colpito al bacino: se la cavò con un po’ di ossa rotte e un grandissimo spavento. Infine, nel 1977 il ranger fu travolto da una scarica mentre si trovava a pescare. Venne ricoverato con gravi ustioni su gambe e addome, ma se la cavò. L’uomo visse i restanti sei anni della sua vita senza incontri ravvicinati con altri fulmini.

Continua la lettura »