Tutti sanno che l’acqua bolle a cento gradi celsius, ma è sempre vero? Forse vi avranno raccontato che in montagna la pasta non cuoce bene perché l’acqua bolle a temperatura più bassa, e in effetti è proprio così: la temperatura di ebollizione dell’acqua, e di qualsiasi liquido, dipende dalla pressione a cui si trova che, nella stragrande maggioranza dei casi è quella atmosferica.
Se potessimo zoomare tantissimo all’interno di un bicchiere d’acqua vedremmo le molecole d’acqua muoversi e agitarsi come pazze, schizzando in tutte le direzioni. La temperatura non è altro che la misura della velocità media delle molecole. Le molecole però non hanno tutte la stessa velocità, alcune sono più lente e altre più veloci, la maggior parte invece avrà una velocità che sta nel mezzo. Il grafico che mostra quante molecole ci sono per ogni velocità si chiama distribuzione: più alta è la temperatura, maggiore è il numero di molecole che si muovono molto velocemente.
Nel bicchiere quindi che ci sono molecole lente, che se ne vanno in giro tranquille e molecole così veloci da riuscire a sfuggire all’attrazione delle loro vicine e scapparsene via diventando vapore. Questo effetto si chiama evaporazione, ed è il motivo per cui le pozzanghere e i panni stesi al sole si asciugano: se la temperatura rimane costante le molecole più veloci continuano a scappar via finché tutto il liquido non si è trasformato in vapore. La cosa importante è che l’evaporazione c’è sempre, a tutte le temperature, diventa solo più veloce quando fa più caldo. Cosa succede invece quando mettiamo l’acqua sul fuoco? In questo caso stiamo fornendo energia all’acqua che quindi aumenta la sua temperatura, cioè aumenta il numero di molecole che hanno velocità sufficiente a diventare vapore. tutte queste molecole che cercano di scappare dall’acqua però sono contrastate dalla forza dell’aria che c’è tutto attorno a noi e che preme sull’acqua con una certa pressione, la pressione atmosferica. Se la temperatura dell’acqua è abbastanza alta però la pressione creata dalle molecole d’acqua che vogliono diventare vapore è più forte di quella atmosferica e si formano delle bolle che riescono a raggiungere la superficie dell’acqua: ecco che avviene l’ebollizione.
A livello del mare, la pressione dell’aria è circa 1013 mbar, cioè un’atmosfera e la temperatura necessaria all’acqua per superarla è circa 100°C; in montagna, siccome la colonna d’aria che abbiamo sopra è più piccola, la pressione è minore e quindi la temperatura necessaria all’acqua per superarla è minore. Ecco perché in montagna l’acqua bolle a temperatura più bassa.
Nota bene
La temperatura di ebollizione di un liquido in funzione della pressione, e quindi dell’altitudine, può essere calcolata attraverso l’equazione di Clausius Clapeyron. Se applichiamo l’equazione ai valori di pressione misurati nell’esperimento vediamo che la temperatura di ebollizione calcolata è abbastanza diversa da quella misurata; ci sono mille motivi per cui questo può succedere, che vanno dalla taratura degli strumenti, alle condizioni sperimentali, alla purezza dell’acqua demineralizzata.
Quello che ci premeva mostrare qui è che la temperatura di ebollizione dipende dalla pressione atmosferica, e quindi dall’altitudine e, quando quest’ultima aumenta, come in montagna, la temperatura di ebollizione si abbassa.
Voti dell’esperimento (da 1 a 5)
Difficoltà: 
Costo: (dovete andare in montagna!)
Rischio che qualcosa non funzioni:
Rischio di sporcare o bagnare qualcosa:
Lista della spesa
- acqua demineralizzata
- pentolino
- termometro
- barometro (va bene quello del cellulare)
- fornello
- una montagna!
Qualcosa da leggere
Dino Buzzati, Barnabo delle montagne
esperimentificio 