Sapere Scienza

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L'oceano in un bicchiere di latte macchiato

20 Dicembre 2017

Non lasciarci travolgere dalla frenesia della quotidianità e saper osservare ciò che ci circonda, sia pure qualcosa che troviamo scontato, a volte può essere l’inizio di interessanti scoperte. Lo sa bene Nan Xue, autore di un articolo, pubblicato qualche giorno fa su Nature communications, che cambierà per sempre il modo in cui guardiamo il nostro amato latte macchiato a colazione.

 

Eureka!

 

Un giorno Howard Stone, professore presso il Dipartimento di Meccanica e Ingegneria Aerospaziale della Princeton University, riceve una mail con un’immagine di un caffè e latte in cui si riescono a scorgere strati distinti di liquido. Nan Xue, suo studente, in cerca di un argomento per la tesi di laurea, rimane colpito da quella che può sembrare a prima vista una banale foto e inizia a studiare le stratificazioni preparando latte macchiato in laboratorio. Dopo numerose prove, Xue comincia a capire che la formazione di quella determinata struttura in un liquido dipende da parametri specifici quali la temperatura e la velocità con cui si versa il caffè. Il prossimo passo è quantificare questi parametri creando un modello fisico controllabile in maniera più precisa.

 

 

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Come in un oceano

 

Il passaggio dal bancone di un bar a quello di un laboratorio è breve: il caffè è sostituito da acqua colorata, il latte caldo da acqua salata più densa. Particelle traccianti nel miscuglio, un pannello LED e una videocamera - alla base di una tecnica chiamata velocimetria a immagini di particelle - hanno svelato la scienza che si nasconde in un bicchiere di latte macchiato. Il meccanismo dietro alla stratificazione è la convezione doppiamente diffusiva: quando si mescolano due fluidi di differente densità e temperatura, quello più denso e freddo tende a scendere mentre il più leggero e caldo sale. Entrambi i movimenti si interrompono nel momento in cui la densità locale di una regione raggiunge l’equilibrio. A questo punto il fluido in quell’area fluisce in orizzontale e non in verticale, creando una banda distinta, uno strato. Detlef Lohse, un professore di meccanica dei fluidi dell’Università di Twente (Paesi Bassi), non coinvolto nello studio, è rimasto affascinato dall’analogia che lega il latte macchiato e gli oceani: acque con differenti salinità e temperature formano, infatti, stratificazioni in queste grandi distese marine e comprendere meglio i fenomeni fisici coinvolti può avere implicazioni importanti in climatologia ed ecologia.

 

Stratificazioni non solo a colazione

 

La stratificazione avviene solo alla giusta velocità con la quale si versa il liquido: se si è troppo lenti il liquido più denso si mescolerà, fluendo all’interno del liquido meno denso. Quali possono essere le applicazioni di questa scoperta? Oltre ai già accennati legami con gli studi ambientali, il metodo di stratificazione mediante singolo passaggio potrebbe ottimizzare la produzione di materiali multistrato in ambito ingegneristico o in quello della scienza degli alimenti.

 

Come avrete capito, scienza e cibo sono profondamente legate. Se siete curiosi e volete saperne di più, regalatevi “La scienza in cucina” di Hervé This.

copertina   marzo-aprile 2018

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