In breve
Ecco un fenomeno inaspettato: l’implosione.
Scopriamo cosa accade alle molecole di un fluido se sottoposte a repentine variazioni di temperatura e come la condizione di squilibrio tra pressione interna e pressione atmosferica esterna sia la causa di un rapidissimo schiacciamento del contenitore.
Prima e dopo
Fig. 1, 2
Ehi è passato un gigante?
Le immagini che stai osservando sono tratte dal sito www.doctorslime.com e raffigurano l’implosione di una grossa cisterna avvenuta non per opera di una creatura mastodontica, ma per un semplice fenomeno fisico, relativo al comportamento dei gas.
Come noto in natura non esistono gas ideali e le proprietà macroscopiche, temperatura, pressione, volume di un gas si descrivono con le leggi dei gas perfetti, applicabili anche ai gas reali solo se sono rarefatti e ad alte temperature. A questo punto è scontata una domanda!
Come può implodere una cisterna in acciaio, in un tempo cosi ridotto?
Il serbatoio della fotografia era di acciaio inossidabile, con un volume di 18 m3 (18 000 litri) ed era stato riempito di vapore acqueo, alla temperatura di 110 °C usando l’apertura di una valvola di ingresso, poi chiusa a riempimento ultimato. Successivamente un getto di acqua fredda lanciato sulla cisterna ne ha provocato il raffreddamento e… in meno di un minuto il serbatoio si è accartocciato repentinamente, come fosse stato calpestato da un gigante! Incredibile!
Come è possibile? Un po’ di teoria
In realtà non è difficile spiegare quanto accaduto! Ancora una volta la Termodinamica può venire in aiuto.
Il vapore contenuto nella cisterna ha subito un rapido raffreddamento a causa del getto d’acqua diretto sul serbatoio; ciò ha provocato la condensazione di gran parte del vapore e quindi il numero N di molecole di acqua allo stato aeriforme è diminuito.
Da un punto di vista microscopico il comportamento di un gas può essere descritto dalla seguente legge fisica:
con kB costante di Boltzmann.
Cosa significa l’ultima formula?
Il numero N di molecole di vapore è diminuito, la temperatura T è diminuita, tutto ciò a parità di volume V della cisterna, di conseguenza la pressione p del gas contenuto all’interno del serbatoio si è ridotta. Con quale conseguenza?
La creazione di uno squilibrio tra pressione interna e pressione atmosferica agente all’esterno della cisterna ha fatto implodere il serbatoio in una manciata di secondi, perché la pressione atmosferica esterna ha un valore molto più elevato di quella interna alla cisterna.
Ovviamente le immagini poste all’inizio dell’articolo mostrano un’implosione controllata; nel 2011 Michael Garlick, conosciuto come Doctor Slime e Insegnante di laboratorio di Chimica presso il Delta College nel Midland, fu invitato da Discovery Channel come ospite nello show “Time Warp”. In quella occasione, svolti i calcoli necessari, il pubblico assistette alla spettacolare implosione!
Chi è curioso può consultare alcuni link che trattano l’argomento:
il primo link è relativo all’implosione di una autocisterna che veniva svuotata troppo!
https://www.youtube.com/watch?v=E_hci9vrvfw&gl=IT
Il secondo video mostra un esperimento controllato in cui il vacuometro lentamente arriva allo zero:
Il terzo video mostra l’implosione di una lattina: dalle collezioni Zanichelli
Non si può fare a meno di esplicitare una riflessione; l’osservazione di certi fenomeni è indubbiamente spettacolare, ma è importante essere consapevoli che incidenti simili possono capitare realmente nelle industrie, nel mondo del lavoro; per conoscenza consulta il link qui indicato in cui sono contenute le istruzioni per la sicurezza del personale di una fabbrica italiana.
Argomento: Pericoli da vuoto – Implosione di serbatoi
https://www.aiche.org/sites/default/files/2007-02-Beacon-Italian_0.pdf
Bibliografia / Sitografia
- Halliday-Resnick-Walker, Fondamenti di fisica, IV edizione, 2015, Zanichelli, Bologna
- www.doctorslime.com
- https://www.aiche.org/sites/default/files/2007-02-Beacon-Italian_0.pdf
Crediti fotografici
