Inforniamo il gelato!

Non un controsenso, ma un esperimento assolutamente possibile: la fisica ci aiuta a capire il perché

Inforniamo il gelato!

Quanta apprensione quando ci ritroviamo a dover servire ai nostri ospiti del gelato! Siamo sempre attenti nel farlo arrivare a destinazione alla giusta consistenza (e soprattutto prima che si sciolga), lo manteniamo in borse termiche con eventuale aggiunta di ghiaccio sintetico se dobbiamo trasportarlo… ma avreste mai pensato che, utilizzando proprio gli stessi principi dei recipienti isolanti per alimenti, è anche possibile cuocere il gelato in un forno caldo e farlo uscire ancora congelato?

Alla base di tutto questo c’è la conduzione del calore. Il calore rappresenta l'energia che si trasferisce a causa di una differenza di temperatura; esso fluisce spontaneamente dai corpi più caldi a quelli più freddi, o meglio dai corpi ad alta temperatura a quelli a bassa temperatura. 

Questa energia può fluire in tre modi: a volte è trasportata dal movimento di fluidi (liquidi o gas), noto con il nome di convezione. Un esempio di ciò si ha quando l'aria calda nel forno si sposta verso le zone più fredde. 

Altre volte sono le radiazioni che trasportano questa energia: un fenomeno che prende il nome di irraggiamento e che di sicuro avrete osservato quando la resistenza del forno diventa rossa e si può percepire che irradia calore. Il contatto diretto è il terzo modo in cui questa energia può fluire da un luogo all'altro o da un corpo all'altro ed è la conduzione termica: ce ne accorgiamo ad esempio quando tocchiamo qualcosa di caldo come un cucchiaio posto sulla fiamma e ci bruciamo.

Possiamo controllare e minimizzare la trasmissione di energia termica utilizzando gli isolanti termici, materiali che ostacolano o comunque ritardano il flusso di calore. Un cattivo conduttore del calore è quindi un buon isolante termico.

L'aria, per esempio, è un pessimo conduttore e quindi un ottimo isolante. I materiali porosi che contengono molti piccoli spazi d'aria sono buoni isolanti. Le proprietà isolanti positive di materiali come la lana, la pelliccia e le piume sono dovute in gran parte proprio agli spazi d'aria che esse contengono.

I fiocchi di neve imprigionano una grande quantità di aria nei loro cristalli e sono buoni isolanti termici. La neve rallenta la fuga del calore dalla superficie della Terra, protegge dal freddo le abitazioni degli Eschimesi e offre protezione contro il freddo agli animali nelle fredde notti invernali. La neve, come qualsiasi coperta, non è una sorgente di calore: semplicemente impedisce al calore di fuggire troppo rapidamente.

Il calore è energia che si trasmette ed è «tangibile». II freddo no: il freddo è semplicemente l'assenza di calore. A rigore, un conduttore o un isolante non trasmettono il «freddo». Soltanto il calore si trasmette. Non isoliamo una casa per impedire al freddo di entrare, ma la isoliamo per impedire al calore di uscire. Se la casa si raffredda, ciò è dovuto al fatto che il calore fugge all'esterno.

È importante notare che nessun isolante termico è in realtà capace di impedire al calore di fuggire attraverso di esso. Tutto ciò che un isolante termico è capace di fare è diminuire la velocità con cui il calore lo attraversa. Anche le case meglio isolate si raffreddano gradualmente in inverno. L'isolamento termico ritarda la trasmissione del calore.

Ma tornando al nostro gelato in forno, ecco com’è possibile ottenerlo.

Per mantenere il gelato solido all'interno di un forno caldo, è necessario proteggerlo con i suddetti isolanti termici. Fortunatamente, alcuni dessert al forno fungono da ottimi isolanti, come ad esempio pan di Spagna e meringa: le somiglianze tra questi prodotti da forno e altri isolanti termici come tazze di cartone, piume o vestiti a strati sono infatti notevoli.

Sia il pan di Spagna che la meringa contengono infatti al loro interno molte bolle d'aria intrappolate. Questo strato di aria stazionaria è un buon isolante termico e come tale non lascia facilmente passare il calore attraverso di esso. 

In questo modo, esso proteggerà il gelato freddo al di sotto, almeno per un po’ di tempo. Se però si lascia la torta nel forno caldo per troppo tempo, inevitabilmente il centro del gelato alla fine si riscalda e si scioglie. Ma se non ci fossero gli strati di pan di Spagna e di meringa lo scioglimento sarà di sicuro molto più rapido. Le borse termiche o i thermos utilizzano spesso uno strato di aria stazionaria per evitare che il calore scorra attraverso le pareti, proprio come la torta e la meringa.

E ora divertitevi a sperimentare!

Per creare uno stampo per gelato, usiamo una ciotola rivestita internamente con due strati di pellicola trasparente. Riempiamo la ciotola col gelato, premendolo in modo che non restino delle bolle d’aria al suo interno, livelliamo la superficie e poniamo lo stampo nel congelatore per almeno un’ora. Trascorso questo tempo, preriscaldiamo il forno a 180-200 gradi. Prepariamo una meringa classica con albumi e il doppio del loro peso di zucchero semolato.

A questo punto, potremo assemblare il nostro esperimento sistemando il pan di Spagna sul fondo della teglia, posizionandovi sopra al centro il gelato solido estratto dalla ciotola nel freezer e ricoprendo tutto il gelato con la meringa in uno strato consistente, utilizzando una spatola. Infornando e lasciando trascorrere 10 minuti, naturalmente la meringa diventerà di colore marrone in superficie, ma estraendo la teglia potrete notare che il cuore di gelato è ancora della giusta consistenza che ci consente di portarlo ai nostri ospiti.

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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