[ FISICA ] LA
SCIENZA NEL BARBECUE
Le grigliate serali, nel giardino di casa o in un parco o in spiaggia, rappresentano una delle piacevoli peculiarità dell’estate. In genere si tratta di momenti di convivialità e di allegria, che lasciano ben poco spazio ai pensieri impegnativi, motivo per cui di rado ci si sofferma a ragionare su un particolare: la grigliata è l'unico momento in cui si brucia il carbone, un combustibile antico che ha ancora un posto nella società moderna.
Ma perché utilizziamo proprio il carbone e non altri combustibili? La risposta è presto data se si considera un passaggio a monte, ovvero il processo chimico-fisico che porta alla nascita del carbone: la combustione.
La maggior parte del carbone viene ottenuto dal legno, un combustibile utile perché è ricco di molecole – la cellulosa e la lignina – che possono reagire con l'ossigeno e rilasciare calore durante il processo di combustione. Quando si inizia a scaldare la legna per accendere il fuoco, la prima cosa che accade è che l'acqua evapora. Quando la temperatura inizia a salire ulteriormente, verso i 200-260°C, la lignina e la cellulosa iniziano a degradarsi, ma non bruciano ancora. Il calore fa fuoriuscire altre molecole del legno sotto forma di gas, che bruciano nell'aria appena sopra la superficie del legno e generano la fiamma, il processo luminoso tipico della combustione.
La fiamma genera calore sufficiente a sostenere la combustione, ma la temperatura è ancora relativamente bassa e non è sufficiente a cuocere una bistecca. Man mano che la combustione continua e la temperatura del legno aumenta lentamente, la lignina e la cellulosa si disgregano ulteriormente e tutte le molecole mobili evaporano e si uniscono alle fiamme. Ciò che resta è principalmente carbonio, e questo è il potente carburante. Quando brucia, il carbonio reagisce con l'ossigeno per trasformarsi in anidride carbonica. In questa fase non ci sono fiamme né odori, ma viene sprigionata un'enorme quantità di calore.
Ed ecco la risposta alla nostra domanda iniziale: l’utilizzo del carbone per le nostre grigliate ci consente di saltare direttamente a questo passaggio finale, saltando tutte le fasi intermedie della combustione e usufruendo sin da subito dell’elevato potere termico del carbonio. Inoltre, il carbone produrrà pochissimo fumo, poiché tutte le molecole che generano il fumo sono già state rimosse.
[ ASTRONOMIA ] VIA LATTEA E FORMAZIONE STELLARE
Quante stelle nascono, in media, ogni anno nella Via Lattea? Questa è una delle domande che più interessano gli scienziati, costantemente alle prese con gli studi sull'evoluzione dell'universo.
Ci sono molti modi per stimare il tasso di formazione stellare, nella Via Lattea e più in generale in una galassia. Due di questi sono il conteggio diretto delle giovani stelle e la misurazione della luminosità di polveri e gas indirettamente riscaldati dalla radiazione emessa da queste stelle. Sebbene ciascuno di questi metodi implichi presupposti diversi, è incoraggiante che tutti convergano su valori simili, ossia circa 1 o 2 masse solari di stelle in formazione ogni anno. Naturalmente, non tutta questa massa va in una singola stella. La maggior parte delle stelle che si formano sono piccole, con masse inferiori a quella del nostro Sole: le stelle più comuni nella nostra galassia sono nane rosse. Quindi, in media, ci aspettiamo che ogni anno si formino da sei a sette nuove stelle nella Via Lattea.
Questo dato potrebbe sembrare poco significativo, ma così non è. Basti pensare che il tasso di formazione stellare per la vicina Galassia di Andromeda (M31) è stato stimato essere ancora più piccolo, circa 0,4 masse solari all'anno: circa una o due stelle in media. Osservando altre galassie a spirale nell'universo vicino, si vede una vasta gamma di tassi di formazione stellare, ma sembra che i tassi misurati per la Via Lattea e Andromeda siano complessivamente abbastanza tipici.