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E’ capitato a tutti, nonostante l’uso di olio e di una padella antiaderente, il nostro pranzo si è attaccato alla pentola bruciacchiandosi.
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Un gruppo di scienziati della Accademia Ceca delle Scienze ha voluto studiare il fenomeno considerando le proprietà fisiche di un fluido come l’olio che viene riscaldato su una superficie piatta. Il mistero è stato chiarito: si tratta di un particolare fenomeno di convezione.
L’ambiente sperimentale era costituito da una padella antiaderente con substrato in ceramica unta adeguatamente con uno strato di olio. Una video camera era stata posizionata sopra la padella mentre questa veniva riscaldata: l’intento era quello di scoprire come e quanto velocemente vengono a formarsi i cosiddetti dry spot ovvero aree in cui l’olio scompare e il cibo tende ad attaccare. Lo stesso esperimento è stato poi replicato su una padella antiaderente in Teflon.
Come spiega l’autore Alexander Fedorchenko, “quello che abbiamo dimostrato è che la formazione di questi dry spot dipende da un fenomeno noto come convezione termo-capillare”.
Quando la padella viene riscaldata da sotto, si viene a stabilire un gradiente di temperatura nello strato di olio. Nei liquidi più comuni, come anche nell’olio di girasole usato nell’esperimento, la tensione superficiale diminuisce al crescere della temperatura. Di conseguenza si stabilisce anche un gradiente di tensione superficiale con valori crescenti man mano che ci si allontana dal centro della padella, dove la temperatura è più elevata.
[su_spoiler title=”Approfondimento: la tensione superficiale”]
La forza superficiale di coesione tra le molecole di un liquido prende il nome di tensione superficiale. Da un punto di vista quantitativo, supponiamo di essere in grado di fare una incisione di 1 cm sulla superficie del liquido: la tensione superficiale è la forza, perpendicolare alla incisione, che tiene uniti i due lati della fessura che abbiamo creato. Essa viene espressa comunemente con la lettera γ e si misura in N/m. Al crescere della temperatura la tensione superficiale diminuisce.
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Questo gradiente determina un particolare tipo di convezione noto con il nome di “convezione termo-capillare” che spinge l’olio lontano dal centro e verso i bordi, dove la temperatura è più bassa. Quando lo strato d’olio al centro della padella diminuisce oltre un certo limite si viene a formare un dry spot, ovvero un’area dove il cibo tenderà ad attaccare.
Come evitare la formazione di queste aree e quindi di avere il cibo bruciacchiato? I consigli dello scienziato Ceco sono: aumentare lo strato d’olio nella padella, mantenere un calore moderato, ungere completamente la padella di olio, usare una padella con fondo più spesso o, infine, mescolare spesso il cibo durante la cottura.
Oltre che in cucina, il fenomeno della convezione termo-capillare compare in altre applicazioni che richiedono l’utilizzo di sottili strati di liquido, come ad esempio in alcuni componenti elettronici. Questi componenti, se dovessero comparire dry spot o aree in cui il liquido non è più presente, andrebbero incontro a un brusco surriscaldamento che potrebbe portare fino al loro guasto.
Lo studio di questo fenomeno convettivo che porta alla “scomparsa” di un fluido da una certa area di superficie, ha quindi implicazioni ben più ampie.
Link al lavoro di ricerca originale.
Fotografia in copertina di Dan Edwards
