Fisica dei popcorn

Piccoli, insospettabili chicchi…come pentole a pressione!

Fisica dei popcorn

Che bel suono quello dei popcorn che esplodono urtando contro il coperchio della padella, e come è invitante anche il loro profumo, che sa di cinema o tv comodamente sdraiati sul divano! Sgranocchiando piacevolmente queste “nuvolette di mais” in versione dolce o salata, vi siete mai chiesti quale strano fenomeno faccia esplodere i semini di mais estromettendo il tenero che posseggono al loro interno?

Il chicco di mais è formato da una parte esterna, il pericarpo, e una parte interna umida, conosciuta con il nome di endosperma, che contiene amido e acqua. Il pericarpo è un buon conduttore di calore, e consente bene il riscaldamento dell’acqua che si trova all’interno del chicco. Con l’aumentare della temperatura, questa acqua si trasforma in vapore; quest’ultimo viene trattenuto dal pericarpo fino a quando, penetrando all’interno, ammorbidisce l’amido, facendolo diventare gelatinoso. 

Se, in generale, un gas che si scalda non può crescere di volume, la sua pressione aumenta. Nel momento in cui la pressione interna dell’endosperma raggiunge all’incirca 9 atmosfere (ovvero 9 volte la pressione atmosferica, ndr) il chicco esplode, estromettendo il suo interno e liberando quindi l’amido bianco che dà al popcorn il suo tipico aspetto.

Ogni chicco perciò si comporta proprio come una pentola a pressione, anzi fa anche di più, dal momento in una comune pentola a pressione si raggiungono al massimo 2 atmosfere. Sappiamo però che non tutti i chicchi esplodono e questo accade perché il pericarpo non è abbastanza resistente alle alte pressioni, e quindi il vapore si libera presto e ne impedisce l’esplosione.

Si può calcolare la pressione interna del chicco di mais, considerando la trasformazione termodinamica che avviene in esso come una trasformazione adiabatica, cioè una trasformazione che avviene così rapidamente che il chicco, mentre  esplode, non scambia calore con l’esterno

Due ricercatori francesi, Emmanuel VirotAlexandre Ponomarenko, hanno pubblicato sul Journal of the Royal Society Interface uno studio originale sulla fisica dei popcorn e hanno chiarito il motivo per cui essi saltano ed emettono il tipico suono, il “pop”. I due ingegneri hanno utilizzato una videocamera in slow motion, e alle osservazioni hanno affiancato l’analisi termodinamica dello scoppio e calcoli molto complicati.

Fra le altre cose, gli scienziati hanno determinato la temperatura di innesco dello scoppio: a 180 gradi centigradi la percentuale dei chicchi che esplodono è pari al 96%, mentre a 170 gradi questa percentuale scende addirittura al 34%. Da un’attenta analisi dei fotogrammi si è visto inoltre che il salto dei chicchi è paragonabile a quello di un acrobata, perché quando l’amido fuoriesce si forma una specie di “gamba” che scatta come una molla utilizzando l’energia del vapore.

Per quel che attiene al suono infine, dei microfoni hanno rivelato che questo viene emesso 100 millisecondi dopo l’esplosione, poiché il vapore fuoriesce dal chicco e determina una caduta di pressione al suo interno; il chicco si comporta allora come un risuonatore acustico producendo il suono in modo simile a quello che si produce stappando una bottiglia di champagne. 

Fonti :

Scritto da Elena Stante

Laureata in Matematica nel 1981 presso l’Università degli Studi di Bari, dal 1987 insegna Matematica e Fisica presso il Liceo Ginnasio Aristosseno di Taranto .

Ha partecipato ai progetti ESPB, LabTec, IMoFi con il CIRD di Udine e a vari concorsi nazionali e collabora, con la nomina di Vice Direttore, alla rivista online Euclide, giornale di matematica per i giovani.

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