Congelamento dell'acqua con temperature positive

[Burian]

E' stato pubblicato proprio ora un articolo in home page scritto dal nostro Claudio Giulianelli, buona lettura a tutti!

Il fenomeno del congelamento dell'acqua con temperature positive. Come si verifica?

Di Claudio Giulianelli

ROMA, 11 Aprile 2018 - Ci sono alcuni fenomeni che vanno contro il senso comune,alcuni più facili da osservare di altri,quali la neve con temperature positive,anche con 3-4 gradi centigradi. Meno frequente è invece il congelamento dell'acqua con temperature positive sotto irruzioni fredde. L'esempio più eclatante che ricordo era alla fine di dicembre 2014,con una temperatura di 2 gradi attorno a mezzogiorno,l'acqua ghiacciava sotto i colpi della tramontana. Inizialmente possiamo stupirci,in quanto la termodinamica ci dice che due corpi a contatto tendono all'equilibrio termico. Una seconda considerazione che può venire in mente di fare è che il vento sottrae più calore all'acqua. Di irruzioni fredde ne vediamo varie nel tempo,più o meno intense,ma il fenomeno non avviene sempre o non sempre è così evidente. Useremo questo caso molto didattico per capire il fenomeno ed estenderlo poi al caso della neve con temperature positive.

Immaginiamo dunque che sia in corso una irruzione fredda,e abbiamo la nostra vaschetta di acqua esposta al vento freddo di tramontana,e vediamo che questa congela nonostante la temperatura sopra lo 0°c.
Vediamo quello che succede: l'acqua della vasca tenderà ad evaporare. L'evaporazione dell'acqua avviene se l'acqua non è troppo fredda,ma un altro modo di far evaporare l'acqua è quello di rendere l'ambiente circostante secco: se immaginiamo la nostra vasca al chiuso con aria secca,l'acqua evapora fino a che non si arriverà ad un equilibrio per cui tante molecole di vapore escono dall'acqua,e altrettante condensano e ritornano ad essa. Ossia l'ambiente è saturo. Se esponiamo la vasca a un flusso di aria secca,la vasca evapora,ma non trova mai un equilibrio, perché l'ambiente è sempre soggetto a un ricambio di aria di nuovo secca. A questo punto potreste essere confusi,in quanto l'evaporazione dell'acqua avviene se la riscaldo,mentre qui si è descritto un processo osmotico. L'evaporazione,per avvenire,ha effettivamente bisogno di calore e lo sottrae all'acqua della vasca,la cui temperatura di conseguenza scende. Questo vuol dire che,pure se ho una temperatura di 2 gradi ma aria secca e ben ventilata,l'acqua della mia vasca evapora fino al congelamento. La temperatura dell'acqua può scendere a temperature anche di svariati gradi in meno dell'aria. Quindi sotto irruzione continentale come quella descritta a inizio articolo,con una temperatura di 2 gradi il congelamento è stato possibile perché l'evaporazione forzata dell'acqua,a causa del flusso di aria secca,ha sottratto a questa il calore facendola scendere sotto lo zero,anche di qualche grado.
Il fenomeno è ben noto, e la temperatura raggiunta dall'acqua è chiamata temperatura di bulbo umido,e come dimostra l'esempio è un parametro importante nelle previsioni meteorologiche.

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