La fisica del BBQ

La bella stagione sta finalmente tornando e con essa, oltre alle lamentele di chi non sopporta il caldo, arrivano anche tante occasioni per fare cose divertenti.

Come in tutte le cose, anche in questi momenti un po’ di Fisica può venirci in aiuto per semplificarci la vita. In particolare, questo articolo potrebbe aiutarci a capire come e quanto la Termologia sia determinante durante una grigliata.

[per gentile concessione dell’autore]

Avete mai provato ad accendere il fuoco per una grigliata con gli amici?
Spero proprio di si!
Chi ci sa fare e ha un po’ di pazienza può usare la legna ma per molti di noi la carbonella rimane il mezzo più efficiente ed efficace.

Quando si comincia a preparare il barbecue bisogna far ardere il carbone ma nel momento in cui disponiamo la carne sulla griglia non ci devono essere fiamme, altrimenti il cibo brucerebbe esternamente; al contrario, un letto di carboni roventi permette di cuocere gli alimenti in modo omogeneo.

Inizialmente, dunque, il nostro scopo dev’essere quello di scaldare la carbonella il più possibile, in modo da garantire una cottura lenta e regolabile.

Ecco che la Fisica arriva in nostro soccorso!
A questo punto, infatti, vogliamo che il nostro combustibile bruci disperdendo meno calore possibile; conviene perciò sistemarlo in maniera che la superficie a contatto con l’aria sia la minore possibile (il motivo è legato alle modalità attraverso cui il calore si propaga, in questo caso si può parlare di conduzione e di irraggiamento).

Sappiamo che il solido con minor superficie a parità di volume è la sfera, pertanto dobbiamo cercare di far bruciare la carbonella tenendola il più compatta possibile (modellare una sfera sarebbe impossibile ma formare una montagnetta darebbe buoni risultati).

Così facendo avremo un nucleo centrale interno incandescente che, bruciando, alimenta e propaga il calore in tutto il resto del blocco di carbone, minimizzando le perdite di energia termica.

Certamente, per tener vivo il nucleo centrale bisognerà soffiare parecchio, d’altronde nulla si ottiene senza un po’ di fatica.
Siamo arrivati al momento di cuocere la carne ed ecco che l’obiettivo si inverte: adesso vogliamo che la carbonella ceda più calore possibile alla griglia o alla piastra e per farlo dobbiamo avere a disposizione più superficie possibile.

Ecco che quindi spargiamo la montagnetta che avevamo formato su tutto il fondo del barbecue, distribuendo la carbonella rovente in modo uniforme, consentendole di scaldare la griglia. Spargendo il combustibile la dispersione di calore è massima.

Basta qualche semplice nozione di Termologia e la nostra grigliata sarà un successone!

Cosa può esserci di meglio di una bella birra fresca che accompagni la nostra grigliata? Capita però di dimenticarsi di metterla in frigo.
Cosa fare allora?

La soluzione a cui si giunge più frequentemente è quella di infilarne un paio in freezer, ma ci vuole del tempo perché diventino fredde e questo di solito porta a due tipi di decisioni sbagliate: le si tira fuori troppo presto e sono ancora calde oppure le si dimentica lì finché non congelano con conseguente rottura delle bottiglie.

Ci vorrebbe un modo per accelerare lo scambio termico tra freezer e birra e in effetti un modo c’è! 
Il problema risiede nell’aria del freezer che, per quanto fredda, ha una bassa conducibilità termica, motivo per cui impiega così tanto tempo a raffreddare la nostra 33 o 66 cl.

Un ottimo espediente è allora quello di prendere un panno, bagnarlo per bene sotto l’acqua corrente, avvolgere la bottiglia e mettere tutto in congelatore: l’acqua nel panno, essendo poca e di poco spessore, gela molto velocemente e, cosa più importante, ha una conducibilità termica più alta dell’aria, pertanto accelera il raffreddamento della birra!

Per dare un’idea un po’ più quantitativa, ecco la formula che descrive il passaggio di calore per conduzione (o contatto):

La Q con il puntino rappresenta il calore trasferito per unità di tempo, la ΔT indica la differenza di temperatura tra la birra e il freezer, S e L riguardano le dimensioni della bottiglia mentre λ è il coefficiente di conducibilità termica.

Lasciamo perdere il resto e concentriamoci solo questa λ (anche perché è l’unica parte su cui possiamo intervenire).

Per l’aria vale circa 0,0238 (W m)/K mentre per l’acqua siamo sui 0,582 (W m) /K. Con un rapido calcolo si scopre che l’acqua può raffreddare la nostra birra circa 24 volte più rapidamente! Il conto non è proprio esatto, perché in realtà i coefficienti dipendono anche dalla temperatura, ma rende adeguatamente l’idea.

Non so se anche per voi sarà lo stesso ma da quando l’ho scoperto, utilizzo sempre questa geniale soluzione.

Se invece proprio non si vuole mettere un panno bagnato in freezer, si può comunque migliorare la situazione anche solo mettendo la bottiglia a contatto con qualcosa di già freddo, come una busta di surgelati o le mattonelle per le borse termiche: un metodo decisamente meno efficiente ma aiuta!

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Roberto Virzi 
Ha studiato Astrofisica a Milano e subito dopo ha iniziato a svolgere il suo mestiere preferito: insegnare Matematica e Fisica nelle scuole superiori. Altre due grandi passioni: la sua famiglia e la divulgazione scientifica.

Fonti

  • qui per qualche nozione base di termologia;

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