Un po' di fisica dell'acqua

08/09/08 - Sotto la lente

08/09/08 Testo e foto di Matteo Fongaro (matteof)

“fatti non foste per viver come bruti ma per seguir virtute e conoscenza”
Siamo onesti, molte delle cose che vediamo nel nostro quotidiano accadono e basta senza che noi ci fermiamo a chiederci il perché, una bella porzione della realtà che ci circonda avviene immutata da anni (e continuerà ad avvenire) senza che la nostra mente ci suggerisca di capire come le cose accadono e soprattutto perché accadono.

Inizieremo con questo breve scritto un bel viaggio in cui cercheremo di capire qualcosa di più sull’acqua e sulle possibili implicazioni nella PAM; non solo, avremo anche degli utili strumenti per valutare la realtà che ci circonda e per farci delle opinioni sulla natura.

E poi volete mettere che figura ci fate con una tipa se iniziate a parlare di fisica e chimica, lei resterà assolutamente estasiata dalla vostra cultura e poi…

A parte i miei excursus, penso che il Pam, per sua vocazione, debba essere culturalmente impegnato a capire la realtà dove và ad esercitare la sua passione perché questo lo aiuta nella pesca e lo aiuta nel rispetto dell’ambiente.

Come sempre, non ho pretesa di scrivere le tavole della legge, sono ben disposto a qualsiasi confronto/chiarimento e se qualcuno vuole aggiungere qualcosa o legge qualcosa di sbagliato sono a disposizione. Cercherò di dare meno matematica e più discorsività alle cose in modo da rendere più agevole la lettura e far capire come funziona un determinato aspetto, ogni tanto però la matematica sarà necessaria, abbiate pietà di me…

Bando alle chiacchere andiamo subito ad iniziare, buon viaggio cari Pam.

Si definisce tensione superficiale la forza molecolare che insiste tra le superfici di due fluidi non miscibili a contatto.

Vi siete già persi? Non preoccupatevi sono qui.

In altre parole quando due fluidi (ad esempio olio e acqua) vengono a contatto tendono a proteggersi l’uno dall’altro creando una superficie tesa fatta di molecole ordinate e ben distribuite.

Quando si parla di tensioni superficiale dell’acqua si sottintende che stiamo parlando della superficie che separa l’acqua dall’aria.

Questo concetto è abbastanza comune per il Pam che sa benissimo che la mosca che posa, per galleggiare sfrutta la tensione superficiale (almeno le secche tradizionali, la cernobil ant sfrutta la legge di Archimede).

Ma poniamoci una domanda: la tensione superficiale è sempre la stessa in ogni punto del fiume?

Certo che no.

La tensione superficiale varia tantissimo in base ad una serie di aspetti che la influenzano anche in maniera sostanziale. In una superficie piana, come può essere la morta di una buca, la tensione superficiale è uniforme e approssimabile ad un piano, in una superficie increspata la tensione superficiale è fatta piani concavi e convessi che si alternano.

Importante è osservare che nelle zone concave la pressione è minore rispetto a quella dell’aria, viceversa nelle parti convesse è maggiore di quella dell’aria.

Secondo voi la nostra imitazione dove galleggerà meglio? Diciamo che nella situazione ideale di acqua piatta la tensione superficiale è sfruttata meglio, nelle zone convesse la pressione maggiore dà una mano al galleggiamento, mentre nella parte concava il rischio è che la maggiore pressione dell’aria favorisca il bucare la tensione con il conseguente affondamento.

C’è poi un altro importante fattore che influenza la tensione superficiale ed è il contatto con altri solidi come ad esempio un muro od una pietra. In questo, oltre al contatto con l’aria anche il contatto con il solido influenza la tensione superficiale (di solito per l’acqua in negativo), in altre parole vicino alle pareti la tensione superficiale è minore.

In tutti i casi fin ora considerati la variazione di tensione superficiale è comunque piccolissima, o meglio, rilevante da un punto di vista fisico chimico, irrilevante dal punto di vista della pam.

Esaminiamo ora una cosa che influisce nella tensione superficiale in maniera più marcata ed è la temperatura. Attualmente esistono solo relazioni empiriche (cioè basate su osservazioni oggettive) che legano la temperatura alla tensione superficiale.

Dobbiamo però fare un passo indietro per capire perché la tensione superficiale è influenzata dalla temperatura. Sebbene esista una superficie di separazione tra aria ed acqua, esiste a livello molecolare un continuo scambio di particelle di aria che evapora verso l’altro ed una certa quantità di aria che si “scioglie” all’interno dell’acqua, in un perfetto equilibrio dinamico.

Ora, il maggior scambio di particelle di acqua si ha ovviamente quando la temperatura è più elevata cioè quando, a causa del caldo, molta più acqua tende ad evaporare; in questo caso, proprio a causa di questo continuo passaggio di molecole, la tensione superficiale è microscopicamente bucata di continuo e quindi la sua forza totale ne risente.

Diamo un po’ di dati:

a 0° la tensione di vapore misurata in Kp/m (kilopascal/metro) vale 7,923

a 10° vale 7,750

a 20° vale 7,540

a 40° vale 7,212

vi ho fornito solo i dati di uno spettro di temperature pescabili, ovviamente possiamo scendere nella temperatura e salire, ma penso che, se il termometro segna – 20 oppure + 60, tanta voglia di pescare non l’abbiamo.

La variazione come notate non è trascurabile anzi tra 0 e 10 ° varia del 2,23% tra 0° e 20° la variazione è del 5% tra 0° e 40° la variazione è del 9,8% cioè, la stessa identica mosca usata ad inizio stagione galleggerà il 10% in meno rispetto allo stesso modello usato in luglio. La temperatura va poi riferita alla superficie dell’acqua quindi non è improbabile trovarla a 40°.

Inoltre, l’acqua ha una caratteristica che è quella di immagazzinare in molto tempo l’energia termica del sole e rilasciarla in periodi altrettanto lunghi, quindi alla sera, dopo 12 ore di esposizione solare, la temperatura della superficie è maggiore che non alle due del pomeriggio.

Sembra una cosa da poco, ma nell’equilibrio della costruzione di una imitazione va tenuto in considerazione anche il fatto che la superficie d’appoggio dell’artificiale può variare in relazione alla temperatura dell’acqua: tra estate ed inverno un aumento del 10% della superficie d’appoggio dovrebbe garantirci la stessa resa in termini di galleggiamento di inizio stagione.

Bene, siamo giunti alla fine della prima tappa di questo viaggio alla scoperta della fisica che regola l’acqua ed il suo scorrere, nella prossima puntata daremo un accenno ai vortici, al perché ed al come si formano e poi vedremo di cercare un sistema per prevedere dove si formano per saper lanciare correttamente la nostra insidia.

Ovviamente se non sarò linciato prima a causa della noia mortale di questi scritti oppure se non riceverò un migliaio di mail che hanno come oggetto : “Ma che ce frega a noi ??” oppure “Nun c’avevi niente de mejo da fa ??”.