Categorie: Scienza Quotidiana

Ricordate di togliere le birre dal freezer!

È capitato tante volte purtroppo. Chi non si è trovato ad una cena, una pizzata, con l’esigenza di raffreddare le birre (ad esempio) nel minor tempo possibile? E fin qui non è che rappresenti un grande problema. Basta mettere le birre nel congelatore, ed il gioco è fatto. Il problema sorge quando però, quelle birre, ce le scordiamo nel freezer. Questo, è spiacevole. Le bottiglie esplodono!

Ma come vedremo nel corso dell’articolo, questo imprevisto non si verifica per tutte le bottiglie. Perché? Perché il limoncello ci può rimanere una vita mentre una bottiglia di birra esplode?

Il fenomeno coinvolto è quello noto come congelamento. E chi congela? L’acqua! Vi ho già parlato di acqua e di quanta energia serva per farla bollire. Se non lo ricordate, potete rileggere (Molecole amiche.. ma non troppo!). Il punto fondamentale è che le molecole di acqua allo stato liquido, si muovono, vibrano, ruotano…in modo caotico, e formano una rete di legami chiamati legami idrogeno. Questi legami, presi singolarmente non sono fortissimi, però tutte insieme le molecole d’acqua formano tanti di questi legami, costruendo una rete fortissima.  Il fatto che le molecole di acqua si muovano in moto frenetico fa sì che la distanza tra le molecole non sia fissa, o meglio, fa sì che ogni molecola stabilisca un numero di legami che non sono sempre gli stessi. Sarebbe a dire che, la molecola di acqua 1 è circondata da 3 molecole, mentre la molecola di acqua 2 ne ha intorno 7 (sono solo numeri). Questo è fondamentale.



Durante la fase di congelamento il moto frenetico delle molecole di acqua inizia a cessare, fino alla condizione in cui tutte le molecole sono “ferme” (in realtà c’è sempre una piccola energia che fa vibrare le molecole di acqua nel ghiaccio). Per semplicità, però, aiutiamoci pensando che nel bicchiere d’acqua le molecole sono sveglie, mentre nel cubetto di ghiaccio dormono.

Quello che succede è che nella struttura solida, congelata, le molecole di acqua si organizzano o legando tutte lo stesso numero di altre molecole (2) mediante legami idrogeno. Questo ordine fa sì che si generino tanti spazi vuoti tra le varie molecole congelate, diversamente da quello che succedeva in fase liquida, dove il movimento faceva sì che le molecole di acqua avessero intorno un numero variabile di altre molecole.

acqua-ghiaccio

Questa sostanziale differenza tra acqua liquida e ghiaccio, si traduce in una differenza di densità. Tutti sappiamo che il ghiaccio galleggia sull’acqua (e meno male! Prossimamente spiegherò il motivo…). La differenza di densità è dovuta proprio al fatto che in uno stesso volume ci siano più o meno molecole.

Nel caso si tratti di una bottiglia da 1 L che mettiamo in freezer, all’inizio, un certo numero di molecole di acqua si muovono in questo litro di volume. Man mano che congelano, le molecole di acqua si ordinano, creando una struttura più distanziata, meno densa.

Quel litro non è più sufficiente ad ospitare le molecole di acqua congelate, ci vorrebbe un volume maggiore. Ed infatti, le molecole iniziano a congelare, richiedendo sempre un volume maggiore, fino a che…BOOM!

Però, con il limoncello, l’amaro, il mirto, ecc. Possiamo stare tranquilli. Non avremo nessuna brutta sorpresa. Il motivo è dato dalla diversa natura dell’etanolo rispetto all’acqua. Occorrono meno di -100°C per far solidificare l’etanolo. Più la concentrazione di etanolo (%Vol, volume etanolo in 100 mL di soluzione) è alta e minore sarà temperatura di congelamento. In generale nelle miscele acqua/etanolo la temperatura di congelamento dipende dalle loro quantità relative. Più etanolo è presente, e più è alta è la “resistenza” alle esplosioni indesiderate.

Il freezer delle nostre case non può raggiungere una temperatura sufficiente per consentire il congelamento di una miscela etanolo/acqua, tipo quella rappresentata dal limoncello (20-30%Vol, che tradotto significa: in 100 mL di limoncello ci sono 20-30 mL di etanolo).
Mentre, la temperatura necessaria per far ghiacciare una bottiglia di birra (5-10%Vol) è facilmente raggiungibile dai freezer domestici, perché qui la miscela etanolo/acqua è composta relativamente da un grandissimo numero di molecole di acqua.


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