Vi è mai capitato di vedere, anche solo in fotografia, un fachiro che cammina sui carboni ardenti? Quali incredibili poteri avrà, per poterlo fare? E se non ha poteri, come fa? Si tratta di un inganno, di un fortissimo controllo del dolore o basta avere piedi molto callosi?
Per capire cosa c’è dietro una passeggiata così “scottante” bisogna ricorrere alla fisica.
Avendo camminato sui carboni ardenti, posso assicurarvi che le esibizioni che vedete non sono frutto di inganno: la brace brucia e la sua temperatura supera gli 850°C. Questo numero, giustamente, ci spaventa, ma la temperatura non è l’unico dato che dovremmo guardare!
Quando sforniamo una torta, per esempio, non siamo spaventati all’idea di inserire le nostre mani dentro il forno, a patto di non toccare teglie e griglie metalliche. Eppure, l’aria all’interno ha la stessa temperatura delle parti metalliche, intorno ai 200°C. Per capire perché toccare il metallo ci ustioni subito e l’aria no, dobbiamo conoscere la differenza tra due concetti fisici fondamentali, troppo spesso considerati sinonimi nell’uso quotidiano: temperatura e calore.
La temperatura rappresenta una proprietà che rende possibile un flusso di calore tra un corpo e altri a esso vicini.
Il calore, invece, rappresenta una forma di energia che può essere trasferita da un corpo all’altro quando tra essi vi è una differenza di temperatura.
Quindi se due corpi hanno temperature diverse, ci sarà dell’energia che, sotto forma di calore, passa dal corpo a temperatura maggiore a quello a temperatura minore.
Il passaggio di calore può avvenire attraverso tre modalità:
- la conduzione termica, che avviene tra due corpi a contatto come, per esempio, quando abbracciamo una persona;
- la convezione, che sfrutta il movimento dei fluidi e permette ai termosifoni di scaldarci;
- l’irraggiamento, grazie a cui il Sole ci scalda trasferendo energia attraverso onde elettromagnetiche.
Aria e teglia sono alla stessa temperatura, entrambe possono cedere calore alla nostra mano attraverso la conduzione. Tuttavia, la velocità con cui questo avviene dipende, oltre che dalla differenza di temperatura (uguale in questo caso), anche da un coefficiente tipico del materiale, detto conduttività termica.
Il metallo ha un coefficiente molto alto: la trasmissione è immediata!
L’aria ha un coefficiente molto basso: ci vorrà un po’ prima di ustionarci.
E i carboni ardenti? Il loro coefficiente di conduttività termica è tale da permetterci di fare qualche passo senza ustionarci, ma non di rimanere fermi sulla brace. Quando camminiamo, infatti, ogni parte del nostro piede rimane a contatto con la brace solo per un momento, e mentre non poggia sulla brace può raffreddarsi un po’. A questo si aggiungono alcuni fattori protettivi che possono aiutare nella camminata: i calli, per esempio, più comuni sotto i piedi dei veri fachiri, abituati a camminare a piedi nudi, oppure un leggero velo d’acqua, dovuto al sudore o al terreno circostante. Spesso, infatti, il letto di braci viene preparato in mezzo a un prato e la camminata si svolge di sera: l’umidità naturale del terreno aiuta i nostri piedi scalzi a raffreddarsi prima dell’impresa e lascia un velo d’acqua in superficie.
Attenzione però a non essere incauti: camminare sui carboni ardenti non è privo di rischi ed è bene non cimentarsi nell’impresa senza la giusta supervisione e adeguati accorgimenti. Se volete esercitarvi, camminare sulla sabbia d’estate andrà benissimo!
FARE SCIENZE
Testiamo la conduttività termica
Raccogliere vari materiali con conduttività termica diversa. Con un termometro a infrarossi, come quelli utilizzati per misurare la temperatura a distanza durante la pandemia di COVID19, dimostrare che la temperatura dei vari materiali è la stessa. Si può quindi provare a toccare i vari oggetti per percepire in prima persona la differenza di sensazione. Non è necessario che gli oggetti siano caldi, anche temperature basse funzionano per l’esperimento. Per esempio, quando tocchiamo un oggetto metallico a bassa temperatura ci sembra più freddo di un oggetto di legno alla stessa temperatura. La sensazione di caldo o freddo, infatti, dipende da quanto calore passa tra il nostro corpo e l’oggetto con cui è a contatto e non dalla temperatura di quest’ultimo: un oggetto meno caldo ma con alta conduttività può trasferire più calore e quindi sembrare più caldo di un altro oggetto.
Esempi di oggetti con alto coefficiente di conduttività termica sono: argento, rame, alluminio.
Esempi di oggetti con medio coefficiente di conduttività termica sono: vetro, acqua, tessuti umani, legno.
Esempi di oggetti con basso coefficiente di conduttività termica, detti isolanti, sono: sughero, lana, piumino d’oca, aria.
Come secondo passo dell’esperimento si può misurare, sempre con il termometro a infrarossi, come cambia la temperatura degli oggetti dopo essere stati a contatto con la nostra mano per un certo periodo: la temperatura del metallo, per esempio, inizialmente sarà più vicina a quella del nostro corpo, per poi tornare alla temperatura ambiente, mentre un oggetto con basso coefficiente di conducibilità non varierà sensibilmente la sua temperatura nello stesso lasso di tempo.
Infine, si può stimolare la partecipazione degli studenti su come la diversa conducibilità termica venga sfruttata in altri campi. Per esempio, i materiali a bassa conducibilità termica sono sfruttati per mantenere costante la temperatura all’interno delle abitazioni, dai doppi infissi (materiale aria) agli igloo (materiale ghiaccio).
PER APPROFONDIRE:
https://www.cicap.org/n/articolo.php?id=277992
https://www.cicap.org/n/articolo.php?id=101805