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Né più né meno: il ruolo dei neutroni

2012-02-12T12:26:00.000+01:00

E' stata una settimana durissima in laboratorio; volevo raccontarvelo ieri nel consueto riassunto della vita da lab, ma ancora portavo i postumi della gran faticata. Sono venuti a trovarci alcuni colleghi dei laboratori nazionali di Legnaro, vicino a Padova, con l'idea di continuare nelle misure di neutroni che avevano già iniziato prima di Natale con la tecnica delle sfere di Bonner di cui vi avevo già parlato.

I neutroni sono proprio delle strane particelle, sono della stessa dimensione dei protoni e altrettanto diffusi, ma la loro caratteristica principale è quella di essere assolutamente privi di carica elettrica, il che li rende difficili da rivelare. Volevo parlarvi di una famiglia di nuclei estremamente ricchi di neutroni, tanto che è come se fossero rivestiti da una sottile pelle di neutroni, ma mi sono reso conto che è necessario affrontare il problema per passi successivi, partendo dal principio e spiegandovi il ruolo dei neutroni nel nostro universo.

Né più né meno e nemmeno colorati

Lo sanno anche i bambini: le cariche positive attirano quelle negative e quelle che hanno lo stesso segno si respingono. Forse ho esagerato, i bambini hanno esperienza con le calamite e i loro poli, ma una cosa simile avviene anche per le cariche elettriche. L'interazione elettromagnetica, una delle quattro forze fondamentali, è a lungo raggio, ovvero non importa quanto lontano le cariche sono, ma queste sentiranno sempre l'effetto di questa forza che ovviamente sarà sempre più debole man mano che si allontana.

L'attrazione tra più e meno è la ragione per cui gli elettroni (negativi) si dispongono intorno al nucleo (positivo) a formare la struttura dell'atomo che conosciamo. A questo punto sorgono quasi spontanee due domande:

perché gli elettroni non si avvinano indefinitivamente al nucleo? infatti, come dicevamo prima, minore la distanza e maggiore è l'attrazione tra le cariche opposte.
come fanno i protoni, che sono tutti carichi positivi a restare così vicini nel nucleo? se è vero che l'attrazione tra cariche opposte diventa sempre più forte diminuendo la distanza, lo stesso si applica per le cariche di stesso segno, ma con azione repulsiva.

Per rispondere alla prima domanda, ci serve chiamare in causa la meccanica quantistica e la quantizzazione del momento angolare e magari proveremo a rispondere una prossima volta. E' la seconda domanda che vogliamo provare a rispondere in questo articolo che, come avrete già intuito, richiede l'ingresso in scena dei neutrali neutroni.

Partiamo dall'evidenza: il nucleo dell'atomo esiste e i protoni, nonostante la repulsione elettrostatica (anche chiamata di Coulomb), stanno insieme. Deve quindi esistere una forza, più forte della repulsione, che li tiene insieme.

La forza nucleare forte

Ecco che entra in scena una seconda interazione fondamentale, chiamata forza nucleare forte che, a differenza della forza elettromagnetica, è a breve raggio, ovvero solo particelle molto vicine ne sentono gli effetti. Per capire meglio questa interazione dobbiamo fare un passo ulteriore e aumentare l'ingrandimento del nostro immaginario microscopio: dobbiamo vedere come sono fatti i protoni e i neutroni. Questi non sono particelle elementari, ovvero tutte di un pezzo, ma sono composti da altre particelle, ancora più piccole chiamate quark. Conosciamo l'esistenza di almeno 6 tipi differenti di quark, ma quelli che ci interessano oggi sono i due più comuni: i quark Up e Down. Un protone è costituito da tre quark in totale, due Up e un Down, mentre il neutrone è fatto da due Down e un Up. I tre quark sono tenuti insieme dalla forza nucleare forte che agisce come una specie di molla che li tiene legati insieme. Appena uno si allontana troppo, la molla (che i fisici chiamano gluone) lo richiama indietro. L'effetto della molla si fa sentire anche tra i quark che appartengono a protoni e neutroni differenti, in tal caso quello che succede è che un quark di un protone possa scambiarsi di posto con il quark di un altro nucleone vicino. E' proprio questo continuo scambio di coppie di quark che permette al nucleo di stare insieme.

Una nota di colore. La forza elettrostatica si manifesta tra le particelle che sono dotate di una carica elettrica. Per analogia, i fisici hanno voluto caratterizzare con una carica anche alle particelle che risentono della forza nucleare forte. Questa è la carica di colore: ogni quark è caratterizzato da un colore [1] e mentre per la carica elettrica abbiamo solo due possibili valori, o positivo o negativo, per la carica di colore abbiamo 6 possibili colori: il rosso, il verde e il blu per le particelle e il ciano (antirosso), il magenta (antiverde) e il giallo (antiblue). Le proprietà di queste cariche di colore è che mettendo insieme i tre colori diversi si ottiene il bianco e lo stesso succede "mescolando" un colore con il suo anticolore.

Un'altra proprietà della carica di colore, è che le particelle colorate non possono esistere isolate, in altre parole un quark rosso non può essere rivelato da solo, perché la forza nucleare forte è talmente forte che appena un quark si allontana dagli altri con cui annulla il colore, attrae altri quark in grado di rendere il colore bianco. Protoni e neutroni hanno colore bianco e così il neutrone oltre a non essere né positivo né negativo, non è neppure colorato.

I neutroni come ago della bilancia

Niente carica, niente colore... sembrerebbero quasi inutili, invece i neutroni sono proprio l'ago della bilancia che tiene insieme i nuclei. Infatti i neutroni essendo elettricamente neutri non risentono della repulsione elettrostatica, ma possono scambiare quark colorati con altri protoni e neutroni vicini. Per farla breve, i ruolo dei neutroni nel nucleo è duplice: aumenta il contributo della forza nucleare forte e allontana i protoni quel tanto che basta per diminuire l'effetto della repulsione.

Saranno pure neutri, ma sono decisivi per la stabilità del nostro universo.

[1] Il colore è puramente immaginario e non ha nulla a che fare con i colori che percepiscono i nostri occhi. [↵]

Fukushima: rapporto sulla contaminazione alimentare del 11/02/2012

2012-02-11T11:18:00.002+01:00

Nota di servizio: Il prossimo aggiornamento sarà molto probabilmente sabato 18 febbraio.

Lista degli alimenti al di sopra dei limiti di legge.
10 misure in questa categoria, di cui 8 ancora una volta relative a prodotti ittici della prefettura di Fukushima, con un valore medio di circa 1000 Bq/kg di cesio totale. Le altre tre misure consistono due in funghi (una misura nella prefettura di Tochigi, l'altra in una prefettura non comunicata, circa 2000 Bq/kg di cesio totale) e una misura di carne di cinghiale nella prefettura di Tochigi (Nasushiobara-shi, 1200 Bq/kg di cesio totale).

Lista degli alimenti con contaminazione importante.
In questa categoria ritroviamo naturalmente i prodotti ittici di Fukushima, la carne di cinghiale e la carne di cervo di Tochigi e Ibaraki e gli immancabili funghi, soprattutto nella varietà Shitake. Tutte queste misure restano in ogni caso abbastanza lontane dal limite di 500 Bq/kg.
Segnaliamo tuttavia una misura di Spaghetti di Okinawa soba, nella prefettura di Okinawa (Itoman-shi), trovati con 258 Bq/kg di cesio totale;

Alimenti riportati con contaminazione lieve o nulla.
Cereali, mais e derivati
Nessuna misura di grano, mais comunicate in questi rapporti. Una misura di orzo pressato, in una prefettura sconosciuta, è risultata pulita.
Sei misure di riso nella prefettura di Chiba (Kashiwa-shi) sono risultate pulite.

Latte, uova e derivati
Sessantaquattro misure di latte in varie forme, di cui 18 in area non comunicata. Tutte sono risultate pulite e sono scoì distribuite:

Prefettura di Aichi, area non comunicata
Prefettura di Akita, aree di Yokote-shi
Prefettura di Chiba, aree di Asahi-shi, Ichihara-shi, Sodegaura-shi, Shirako-machi, Yachiyo-shi
Prefettura di Fukushima, aree di Iwaki-shi, Izumizaki-mura, Aizubange-machi, Koriyama-shi, Ono-machi, Motomiya-shi, Fukushima-shi, Minamiaizu-machi
Prefettura di Gunma, aree di Isesaki-shi, Maebashi-shi, Tomioka-shi, Takasaki-shi
Prefettura di Hokkaido, area non comunicata
Prefettura di Ibaraki, aree di Kasama-shi, Hitachiota-shi, Joso-shi
Prefettura di Iwate, aree di Shizukuishi-cho, Ofunato-shi, Kanegasaki-cho, Tono-shi, Ichinoseki-shi, Kuzumaki-machi, Hachimantai-shi, Hirono-cho, Ichinohe-machi, Iwaizumi-cho, Ninohe-shi, Nishiwaga-machi
Prefettura di Kanagawa, area non comunicata
Prefettura di Kumamoto, area non comunicata
Prefettura di Nagasaki, area non comunicata
Prefettura di Nagano, area non comunicata
Prefettura di Niigata, area di Niigata-shi
Prefettura di Osaka, area non comunicata
Prefettura di Tochigi, area non comunicata
Prefettura di Tokyo, aree di Musashimurayama-shi, Hachijo-machi
Prefettura di Saitama, area non comunicata
Prefettura di Yamanashi, area non comunicata

Ventidue misure di uova, tutte risultate pulite di cui 4 in zona non comuncata e le altre così ripartite:

Prefettura di Fukushima, aree di Tamura-shi, Ishikawa-machi, Aizubange-machi, Date-shi, Hirata-mura, Yamatsuri-machi, Asakawa-machi, Fukushima-shi, Shirakawa-shi, Hanawa-machi, Nakajima-mura
Prefettura di Ibaraki, aree di Bando-shi, Sakuragawa-shi, Joso-shi
Prefettura di Niigata, area di Uonuma-shi

Frutta e verdura
Assolutamente nulla di rilevante da segnalare sulla frutta e verdura. Una sola misura di pera cotogna cinese e patata dolce americana sono risultate appena lievemente contaminate.

Altre carni (pollame e suini)
Sette misure di pollo tutte risultate pulite:

Prefettura di Tochigi, area di Sakura-shi
Prefettura di Fukushima, aree di Date-shi, Kawamata-machi, Aizuwakamatsu-shi, Fukushima-shi
Prefettura di Ibaraki, aree di Sakuragawa-shi, Shimotsuma-shi

Anche 13 misure di suino sono risultate tutte pulite. A parte 3 misure di provenienza sconosciuta, le altre sono così distribuite:

Prefettura di Fukushima, aree di Iwaki-shi, Yabuki-machi, Fukushima-shi, Samegawa-mura, Kitakata-shi, Izumizaki-mura, Tenei-mura
Prefettura di Ibaraki, area di Yuki-shi
Prefettura di Yamagata, area di Nanyo-shi

Qui potete trovare i link ai rapporti completi:

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Dentro la piscina del reattore 4

2012-02-11T08:30:00.000+01:00

Video da dentro la piscina 4

Sono due i protagonisti di questa settimana nella centrale nucleare incidentata di Fukushima: il reattore numero 2 con un aumento di temperatura nella parte bassa del vessel di pressione (RPV), l'altra è la piscina con il combustibile esausto dell'unità 4. Non è la prima volta che telecamere subacquee esplorano questa vasca nel tentativo di capire lo stato degli elementi di combustibile ivi contenuti, ne avevamo già visti altri (uno, due, tre e quattro). In questo nuovo video, l'acqua appare molto più torbida e questa potrebbe essere una conseguenza dei lavori di rimozione dei detriti dal piano di lavoro e, che nonostante la copertura galleggiante, hanno riversato polvere all'interno della vasca. Parte delle difficoltà nel vedere in profondità sono anche da imputarsi alla minore quantità di luce a causa appunto della copertura.

Proprio oggi hanno misurato la trasparenza dell'acqua nella vasca utilizzando un metodo semplice ma funzionale, ovvero immergendo una corda con elementi a distanza regolare (video) in modo da vedere quanti elementi sono visibili. Al momento ci sembra di poter affermare che la visibilità sia ridotta a circa 3 - 4 metri dalla superficie, quindi ancora un paio di metri di distanza dalla parte superiore delle barre di combustibile.

Facendo scendere ulteriormente la telecamera hanno ispezionato una regione piuttosto limitata della vasca, si notano alcuni cestoni, ovvero quelle strutture che permettono di mantenere in posizione verticale gli elementi di combustibile. Un ulteriore zoom ci permette di vedere i dettagli della maniglia con cui gli elementi sono agganciati dal carroponte per poterli movimentare.

La temperatura del reattore 2

Come già dicevamo in apertura, il secondo protagonista di questa settimana è stato il reattore 2 con la temperatura della parte basse del suo vessel di pressione, ovvero il contenitore del combustibile nucleare, che ha cominciato ad aumentare come vedete nel grafico qui sotto.

Notate che sono rappresentate tre curve corrispondenti alle misure di temperature fatte dai tre sensori installati sul fondo del vessel e disposti a diversi angoli sul piano orizzontale. E' evidente che uno dei tre, quello posizionato all'angolo 0 e identificato dalla linea blu nel grafico ha subito un'impennata circa una settimana fa e in questo momento è ancora molto più caldo rispetto agli altri due punti. L'incremento di temperatura è avvenuto in concomitanza con un aggiustamento di portata dell'acqua di raffreddamento: con lo scopo di sostituire alcuni tubi, la quantità di acqua iniettata attraverso il sistema Core Spray era stata diminuita e compensata (grafico) da un aumento in ugual misura della portata dell'acqua attraverso la linea dell'acqua principale FDW (come funziona il core spray). Evidentemente, i due sistemi non sono altrettanto efficaci e TEPCO ha dovuto ricorrere ad un massiccio incremento dell'acqua di raffreddamento iniettata (in questo momento siamo a 13 m3/h - confronto con altri reattori).

Al momento in cui scriviamo la temperatura misurata dal sensore 1 non sta più aumentando, presenta delle forti oscillazioni tra una misura e l'altra, misure che da qualche giorno avvengono a cadenza oraria invece delle solite due o tre giornaliere.

I 70 gradi raggiunti dal fondo del vessel in questi giorni non sono un gran problema per la struttura in acciaio, ma questo innalzamento fortemente localizzato - gli altri due sensori hanno iniziato a scendere non appena è stata aumentata la portata - fa pensare ad un volume in cui il combustibile danneggiato non viene efficacemente raffreddato.

A titolo precauzionale, anche se le misure dei gas presenti nel PCV hanno dato esito negativo, TEPCO ha deciso di aggiungere acido borico all'acqua di raffreddamento in modo da limitare i rischi di criticità del combustibile.

Concludiamo con la situazione dello stoccaggio e del trattamento dell'acqua contaminata. Anche questa settimana, la previsione è stata sbagliata di circa 1000 metri cubi nonostante gli altrettanti 1000 che sono stati rimossi dall'inventario.

	Settimana precedente	Previsione per questa settimana	Settimana presente	Previsione per la settimana successiva
Acqua nei reattori + turbine	76 400	76 060	76 500	76 060
Acqua nello stoccaggio	18 300	15 960	17 030	14 920
Totale	94 700	92 020	93 530	90 080

Prezzi carburanti in Svizzera (8/2/2012)

2012-02-08T21:29:00.001+01:00

Il numero dei seguaci di @benzina_ticino su Twitter continua a salire, anche se solo pochi fedelissimi ci comunicano le loro rilevazioni dei prezzi. Tra tutti merita un plauso l'amico @beefmilan che con periodicità quasi quotidiana ci invia i prezzi nella fascia di confine delle province di Como e di Varese. Oggi ha raccolto una grande quantità di informazioni su vari benzinai in territorio elvetico così che possiamo fare un confronto tra i prezzi differenti.

	Italia	Chiasso	Manno	Magliaso	Agno	Caslano
Benzina verde al litro	€ 1.715	CHF 1.82	CHF 1.79	CHF 1.73	CHF 1.76	CHF 1.70 = € 1.405
Gasolio al litro	€ 1.660	CHF 1.97	CHF 1.94	CHF 1.90	CHF 1.93	CHF 1.88 = € 1.554

Per chi non sapesse di preciso dove questi paesi sono localizzati, cliccando sopra ai loro nomi sarà possibile vederli sulla mappa. Tenete conto che per gran parte di questi impianti si tratta dei cosiddetti distributori bianchi, ovvero che non appartengono ad una grossa catena di distribuzione. Per correttezza, anche il prezzo italiano è di un no-brand, quello di Buguggiate (Va), per la precisione.

Altri link utili:

Fukushima: rapporto sulla contaminazione alimentare del 07/02/2012

2012-02-07T20:00:00.000+01:00

Rapporto sulla contaminazione alimentare del 07/02/2012

Nota di servizio: il prossimo aggiornamento sarà sabato 11 febbraio, il successivo è da stabilire.

Lista degli alimenti al di sopra dei limiti di legge.
Cinque misure di funghi nella prefettura di Ibaraki, tutte abbondantemente superiori a 1000 Bq/kg di cesio totale. Una misura sempre di funghi nella prefettura di Tochigi ha riportato 600 Bq/kg. Due misure di wasabi nella prefettua di Fukushima a circa 600 Bq/kg di cesio totale. Da segnalare infine una misura di carne di cinghiale nella prefettura di Tochigi, a circa 2500 Bq/kg di cesio totale.

Lista degli alimenti con contaminazione importante.
Oltre alle evidenti misure di carne di cinghiale e funghi, segnaliamo in questa categoria kako e rafano giapponese. In ogni caso, si tratta di misure di poco al di sopra del limite di 100 Bq/kg di cesio totale.

Alimenti riportati con contaminazione lieve o nulla.
Cereali, mais e derivati
Nessuna misura di grano, mais e orzo.
Cinque misure di torta di riso nella prefettura di Fukushima (Nakajima-mura, Nishigo-mura, Hanawa-machi, Tanagura-machi) sono risultate tutte pulite.

Latte, uova e derivati
Alcune misure di latte hanno riportato una lieve contaminazione. Sono le seguenti:

Prefettura di Ibaraki, area di Joso-shia
Prefettura di Miyagi, aree di Tome-shi (3,8 Bq/kg), Osaki-shi (3,6 Bq/kg), Shiroishi-shi (3,1 Bq/kg)
Prefettura di Saitama Kawagoe Cooler Station (0,4 Bq/kg)

Le seguenti misure sono invece risultate pulite:

Prefettura di Gunma, aree di Ota-shi, Tatebayashi-shi, Chiyoda-shi, Mura-machi, Showa-mura
Prefettura di Ibaraki, aree di Kasama-shi, Hitachiota-shi
Prefettura di Iwate, area non comunicata
Prefettura di Kanagawa, area non comunicata
Prefettura di Nagano, aree di Ina-shi, Minowa-machi, Minamiminowa-mura, Sakuho-machi
Prefettura di Niigata, aree di Agano-shi, Sanjo-shi
Prefettura di Saitama, Saitama Central Cooler Station
Prefettura di Tochigi, Southern e Northern area

Undici misure di uova, nelle prefetture di Fukushima (Soma-shi, Iwaki-shi, Shinchi-machi), Kanagawa e Niigata sono risultate pulite.

Frutta e verdura
Da segnalare fra gli alimenti debolmente contaminati (ma non è un sorpresa) il kako e qualche misura di succo di mela. Per il rresto, la frutta e verdura si mantiene come l'abbiamo sempre delineata: fondamentalmente non contaminata, con alcune eccezioni che riportiamo in questi rapporti.

Altre carni (pollame e suini)
Una misura di pollo nella prefettura di Miyagi (Zao-machi) è risultata pulita.
Una misura di suino nella prefettura di Niigata (Joetsu-shi) è anche essa risultata pulita.

Qui potete trovare i link ai rapporti completi:

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Cyclotron nostalgie

2012-02-05T10:00:00.000+01:00

Venerdì sera, quando ho finito la mia settimana da vita da lab, sono passato dall'ufficio dove ho trovato una stupenda sorpresa. Sulla tastiera del mio pc, ho trovato una foglio di carta lucida piegato in 4 e contenente un negativo fotografico. Nell'era della rivoluzione digitale, un negativo fotografico è più o meno una rarità come un fossile di dinosauro. Il formato non è quello tradizionale a 35 mm e così ad occhio direi che il fotogramma è di 40 x 40 millimetri, forse persino più grande.

Guardandolo in controluce ho riconosciuto subito il soggetto: una foto aerea, sicuramente d'epoca, del nostro laboratorio. La sua struttura è davvero peculiare con gli uffici sui lati esterni, poi i laboratori e infine le sale di irraggiamento e il bunker dell'acceleratore. Si vede persino il nostro ufficio!

Quando l'ho mostrato al mio collega Jan, lui ha voluto a tutti i costi fare una scansione e poi con un colpo di bacchetta magica firmata Gimp, il negativo è diventato un positivo dando il giusto splendore a questo capolavoro.

Resta ancora un mistero, chi mi ha donato questo reperto, lei o lui però sapeva che avrei apprezzato questo angolo di nostalgia e io quasi quasi mi regalo la stampa di una gigantografia!

Prezzi carburanti in Svizzera (4/2/2012)

2012-02-04T16:14:00.000+01:00

Dobbiamo ringraziare @SfrenzyChannel in arte LeNny a sfidare il freddo pungente e fornirci i dati dall'aggiornamento di questa settimana. La foto si riferisce ad oggi 4 febbraio ed è stata scattata al distributore Sonvico Automobili di Lugano Grancia. Certo non è esattamente appena oltre il confine, però è già un'indicazione

La tabella dei prezzi è qui sotto:

	In Italia	In Svizzera
Benzina verde al litro	€ 1.690	CHF 1.68 = € 1.389
Gasolio al litro	€ 1.650	CHF 1.86 = € 1.538

Vi ricordo che potete inviarci le vostre segnalazioni come un commento a questo post oppure come Tweet a @benzina_ticino.

Altri link utili:

La termodinamica delle bombole

2012-02-04T11:25:00.001+01:00

A chi piace la termodinamica alzi la mano? Come immaginavo tanti abbassano lo sguardo, qualcuno accenna un sorriso, ma nessuno alza convinto la mano. La termodinamica, quella vera, non la legge di stato dei gas perfetti e i vari cambiamenti di fase, è una cosa piuttosto complessa e a volte ci porta a dei risultati che solo apparentemente ci sembrano bizzarri.

Ne abbiamo avuto una dimostrazione proprio ieri quando con i colleghi stavamo discutendo sul perché i distributori di gas compressi riempiono le bombole di anidride carbonica (CO2) solo a 60 bar massimo, quando la bombola può reggerne fino a 200 e altri gas, anche più pericolosi come l'idrogeno sono molto più compressi. Stavamo già per dare dei truffatori ai venditori di gas, quando uno di noi ha deciso che la spiegazione troppo semplice non gli bastava e ha voluto vederci chiaro. Ed ecco che la termodinamica ci regala la sorpresa.

Quando un gas diventa liquido

Se prendiamo un bicchiere d'acqua e lo mettiamo nel freezer, dopo qualche tempo vedremo l'acqua tramutata in ghiaccio. La colpa è della termodinamica, ma non c'è nulla di sorprendente. Un effetto simile, ovvero un cambio di stato da gas a liquido, si ottiene quando un gas viene compresso all'interno di un volume costante. Cerchiamo di spiegarci meglio: prendiamo un recipiente di volume fisso, come una bombola appunto, e mettiamolo ad una temperatura fissata e cominciamo a pompare gas dentro la bombola [1]. Man mano che buttiamo gas nel recipiente, vedremo il manometro della bombola segnare una pressione sempre maggiore, in questo non c'è nulla di strano. La termodinamica però ci dice che raggiunta una certa pressione, il gas diventa un liquido [2] proprio come l'acqua diventa un solido quando la temperatura scende sotto gli 0 gradi (a pressione atmosferica).

Prendiamo il grafico qui a fianco che si chiama diagramma delle fasi ed è specifico per l'anidride carbonica, o come si dovrebbe chiamare biossido di carbonio. Sull'asse orizzontale abbiamo la temperatura in Kelvin, ricordatevi che per passare da Kelvin a gradi centigradi bisogna sottrarre 273, quindi i 300 K a metà dell'asse corrispondono a circa 26 gradi centigradi, che possiamo ritenere la temperatura normale. Sull'asse verticale c'è la pressione misurata in bar, tenete a mente che la pressione atmosferica è di circa 1 bar.

Tracciate una linea verticale sul grafico in corrispondenza della temperatura di 300 K vedrete che questa interseca la curva nera che separa la zona grigia del gas e quella blu del liquido in corrispondenza di una pressione di 55 - 60 bar. Ecco che ricompaiono i 60 bar da cui tutto era iniziato.

Adesso che abbiamo chiesto alla termodinamica il motivo della stranezza, tutto ritorna ad essere chiaro, non c'è nessuna truffa della lobby dei venditori di gas, ma c'è il fatto che a 60 bar e a temperatura ambiente, la CO2 diventa liquida e come tutti i liquidi è praticamente incomprimibile. Provate per esempio a riempire una bottiglia d'acqua fino all'orlo tenendola premuta contro il rubinetto, vedrete che effetto esplosivo che avrete quando staccherete la bottiglia e la pressione dell'acqua del rubinetto è di soli 3 bar circa.

I 60 bar massimi per la CO2 sono anche una ragione di sicurezza, infatti quando la bombola è nuova e contiene solo fase liquida a 60 bar, una variazione di temperatura piccola corrisponde ad una grossa variazione di pressione, infatti il grafico sopra ha una scala lineare per le temperature, ma logaritmica per la pressione.

La pressione nella bombola

Il diagramma delle fasi ci spiega anche un altro effetto apparentemente strano. Infatti durante l'utilizzo dell'anidride carbonica, la pressione della bombola varia tra i 55 e i 60 bar a seconda della temperatura. In pratica sembra che non si stia consumando. L'effetto è dovuto alla presenza della fase liquida: fin tanto che ci sarà liquido dentro la bombola, la pressione sarà quella di transizione tra liquido e gas. La pressione precipiterà di colpo quando non ci sarà più liquido nella bombola e sarà il segno inequivocabile che il gas è praticamente finito e bisogna sostituire la bombola.

Fatta questa ulteriore scoperta termodinamica siamo subito corsi a vedere la pressione misurata dal manometro collegato alla bombola e leggiamo 35 bar. Stiamo già per sostituire la bombola credendola praticamente vuota quando ci rendiamo conto del clima polare in cui stiamo vivendo. Guardiamo il termometro e scopriamo che ci sono all'incirca 0 gradi e quindi torniamo a guardare il diagramma delle fasi e scopriamo che a quella temperatura l'anidride carbonica liquefa proprio tra 30 e 40 bar. Per comodità ci siamo preparati un bel grafico (qui a fianco) che ci dice quale pressione dobbiamo leggere a seconda della temperatura per essere sicuri di avere anche liquido nella bombola.

La bombola come termometro

Se è vero che la pressione interna della bombola resta costante fin tanto che c'è la fase liquida, possiamo invertire il grafico qui sopra in modo da usare il manometro come termometro. E così, a patto di non consumare troppo gas e mantenere un po' di liquido, abbiamo costruito un termometro con una bombola di gas.

[1] Riempire una bombola è un'operazione che deve essere eseguita solo da un centro specializzato, non fatelo voi a casa [↵]
[2] In effetti la liquefazione per compressione isoterma, significa aumento della pressione ad una data temperatura, avviene solo per i vapori. Anzi questa è proprio la discriminante tra vapori e gas. L'aria, che è un gas e non un vapore può esse compresso a migliaia di bar a temperatura ambiente senza che diventi liquido. Per liquefare serve che la sua temperatura sia inferiore a -150 °C. Grazie a Marko per averci fatto notare questa differenza.[↵]