sabato 18 aprile 2015

Il Post - it di Rubrus - breve spot divulgativo.

Un suggerimento relativo ad un testo di divulgazione - ovviamente per i non addetti ai lavori (sennò che divulgazione sarebbe?).
Si tratta di "Sette lezioni di fisica" di C. Rovelli.
Personalmente, l'ho trovato comprensibile, tranne forse in un punto. 
Se ci si ferma un attimo a riflettere si comprende bene come siano fallaci i nostri sensi e come tutto sommato ci regoliamo, nella vita di tutti i giorni, come se la fisica fosse ancora quella di Newton se non addirittura di Aristotele.
Solo un esempio. Tutti siamo convinti che sia necessario che un corpo caldo scaldi uno freddo. In realtà non è così. E' solo una questione di altissima probabilità. Cioè è molto, molto, molto molto probabile che un atomo di un corpo caldo, muovendosi, urti contro un atomo di un corpo freddo trasmettendogli energia - quindi calore. Invece è poco, poco, poco probabile che sia un atomo freddo, che si muove poco, ad urtare uno caldo. Però non è impossibile. 

4 commenti:

  1. Tutta la fisica è fatta di eventi probabili, ricordiamoci, però, che un evento probabile prima o poi accadrà.
    Fallaci i nostri sensi? Per scaldare un piatto di minestra è cambiato qualcosa dal tempo di Newton o da quello di Aristotele? Se mettiamo una teiera sul gas, c'è probabilità che non si scaldi?
    Il calore, poi, non si trasmette solamente per contatto o per convezione (vale a dire contatto con un fluido), ma anche per radiazione: il sole non ci scalda per contatto, per urti di atomi, ma appunto per radiazione.
    Per chi volesse fare pratica di fisica, trovo ottimi i libri della collana Schaum della Etas Kompass.
    Sono libri di esercizi, in cui i principi della fisica sono appena richiamati, ma i primi esercizi dànno dimostrazione di quei concetti.

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  2. Ovviamente dai tempi di Newton e Aristotele non è cambiato nulla; all'epoca, come oggi, l'urto degli atomi è una questione di probabilità.
    Che la trasmissione del calore avvenga in modo probabilistico, anche se in termini di elevatissima probabilità, fu scoperto da Boltzmann (morto nel 1906).
    Il fenomeno che descrivi in termini di radiazione in realtà è sempre comunque un contatto di atomi. Se io accendo il fuoco in una stanza, la stanza si scalda anche se le lingue di fuoco non la lambiscono tutta: sono gli atomi di aria che vibrano sempre di più man mano che ci si avvicina al fuoco, vibrazione percepita come calore. Parlando del sole, invece, che arde di fuoco nucleare e non elettromagnetico sono i gas ionizzati (se ho capite bene) a diffondere il calore, ma come si diffonda il calore in n campo gravitazionale non è stato ancora ben spiegato nei dettagli e, addirittura, comporta delle conseguenze in termini di compressione dello spaziotempo (in effetti la parte sul calore è la più complessa del libro).

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  3. Hai ragione Rubrus, la trasmissione del calore per radiazione è difficile da comprendere; non così, però, quella per contatto o per convezione.
    Permettimi, comunque, di intervenire su un paio di tue asserzioni:

    - "Il fenomeno che descrivi in termini di radiazione in realtà è sempre comunque un contatto di atomi".
    Non è vero: il calore che ci perviene dal sole non è dovuto ad una trasmissione di energia per il tramite di atomi che si urtano vibrando: non c'è un'atmosfera continua fra noi e il sole. La trasmissione per radiazione e la teoria ondulatoria derivano proprio dall'esigenza di spiegare questo fenomeno ed altri simili, per esempio la trasmissione di calore all'interno di una caldaia a carbone per produrre il vapore per una locomotiva.
    Quando alla fine dell'Ottocento si cercava di dimensionare le caldaie delle locomotive, fu notato che valutando gli apporti per contatto e per convezione non tornavano i conti: il calore ricevuto dall'acqua era sempre maggiore. Ciò dipendeva dal fatto che non si teneva conto dell'energia radiante del carbone incandescente, ancora sconosciuta. Lo sfortunato Boltzmann, troppo avanti per i suoi tempi, si suicidò proprio per le incomprensioni di cui fu vittima.

    - "... sono gli atomi di aria che vibrano sempre di più man mano che ci si avvicina al fuoco, vibrazione percepita come calore. ...".
    Gli aeriformi (gas e vapori) sono assai meno densi dei condensati (solidi e liquidi), perciò, trasmettono assai poco calore per contatto dovuto ad urto o vibrazione; ne trasmettono assai di più per contatto diretto di un flusso che lambisca una superficie solida o liquida, cioè per "trasmissione per convezione", ben visibile in una pentola quando si cuoce la pasta, o sulle pareti alle quali sono addossati dei termosifoni, sulle quali si notano le striature scure formate dalla polvere sollevata dai moti convettivi dell'aria riscaldata che, meno densa, si solleva galleggiando su quella più fredda (anche osservando la parte alta dei caminetti si nota lo stesso fenomeno).

    La grande difficoltà nel comprendere la trasmissione di energia radiante è nella nostra mente: non riusciamo a concepire che si possa trasmettere qualcosa senza che ci sia un contatto di materia.

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  4. Boltzmann fu anche il primo a capire che c'è una tendenza dell'energia a disperdersi in modo disordinato (entropia dell'universo, un concetto un po' arduo da afferrare).
    In proposito c'è una divertente barzelletta che vorrei riportare.

    Uno studente si presenta all'esame di fisica e il professore gli fa questa domanda:
    "Senta giovanotto, lei si trova dentro uno scompartimento di un treno che corre sui binari; sente caldo, che cosa fa?
    "Apro il finestrino", risponde pronto lo studente.
    "Bene, apre il finestrino, e che accade nell'entropia dell'universo?"
    Il giovanotto non sa rispondere e si ripresenta all'esame in altra sessione.
    Evidentemente il professore si ricorda di lui e gli ripete la stessa domanda: "Lei si trova in uno scompartimento di un treno in corsa e fa molto caldo, che cosa fa?
    "Mi tolgo la giacca" risponde il ragazzo.
    "Sente ancora caldo..." dice subdolo il professore.
    "Mi slaccio la cravatta..."
    "Va bene", accondiscende il professore, "ma sente ancora caldo".
    "Mi arrotolo le maniche della camicia... "
    "Va bene, ma sente ancora...
    A questo punto il ragazzo sbotta: "Senta professore, stavolta mi tolgo pure le mutande, ma io il finestrino non lo apro!"

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