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La superconduttività

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• La superconduttività è un fenomeno fisico che comporta resistenza elettrica nulla ed espulsione del campo magnetico, esso avviene in alcuni materiali al di sotto di una caratteristica temperatura critica. Tale proprietà fu scoperta per la prima volta nel 1911 da Heike Kamerlingh Onnes. Come il ferromagnetismo e le linee spettrali atomiche tale fenomeno non è spiegabile mediante la fisica classica, ma solo mediante la meccanica quantistica. La resistenza elettrica di un conduttore metallico diminuisce gradualmente al diminuire della temperatura. Nei metalli comuni, come ad esempio il rame o l’argento, al di sotto di una certa temperatura, che dipende dalle impurità e dai difetti, la resistenza non varia sensibilmente. Quindi anche vicino allo zero di assoluto i conduttori presentano una resistenza elettrica. Il fatto rilevante nei superconduttori è che la resistenza si annulla completamente, quando il materiale è raffreddato al di sotto della sua temperatura critica. Una corrente elettrica può scorrere indefinitamente in un circuito chiuso senza nessun generatore. In un solido cristallino gli atomi sono organizzati in una struttura regolare, chiamata reticolo cristallino, all’interno della quale ciascuno di essi occupa una posizione di equilibrio attorno a cui oscilla a causa del moto termico. Nei metalli, in particolare, uno (o più elettroni), che nell’atomo isolato si disporrebbe nell’orbitale più esterno (elettroni di valenza), risulta quasi del tutto slegato dal proprio nucleo. In prima approssimazione, dunque, un metallo può essere immaginato come costituito da una struttura fissa e ordinata di ioni positivi all’interno della quale si agita una nube di elettroni liberi (elettroni di conduzione), in modo simile alle particelle di un gas racchiuso in un recipiente. Sia gli ioni del reticolo che gli elettroni di conduzione sono soggetti al moto di agitazione termica: gli ioni possono soltanto oscillare attorno alla propria posizione di equilibrio, gli elettroni di conduzione, invece, si muovono caoticamente in tutte le direzioni con velocità molto elevate. Quando al metallo viene applicato un campo elettrico, gli elettroni di conduzione subiscono un’accelerazione che ha verso opposto a quello del campo. Tale movimento ordinato, che si somma a quello disordinato di agitazione termica, consente alla nube elettronica di spostarsi globalmente, dando origine alla corrente elettrica (il cui verso è per convenzione opposto al verso di moto degli elettroni).

• Come funziona in realta’ la moka?
Quando riempiamo il bollitore, il livello dell’acqua arriva piu’ o meno a quello della valvola di sicurezza. Questo significa che quando chiudiamo, sopra all’acqua, è presente un certo volume di aria. Mettendo la macchinetta sul fuoco, solo una minima parte dell’acqua raggiunge l’evaporazione mentre l’aria, appunto riscaldandosi, aumenta la propria pressione cercando di espandersi in un volume ben delimitato.
L’espansione dell’aria, spinge verso il basso l’acqua che trova l’unica via di fuga nel beccuccio del filtro ed in questo modo risale verso la polvere di caffè. L’alta pressione trasforma dunque l’acqua, nel suo passaggio attraverso l’imbuto, nella bevanda che tutti conosciamo. La continua spinta dal basso verso l’alto dell’ulteriore acqua, spinge il caffè verso il raccoglitore dove viene raccolto.
In questo caso quindi la pressione all’interno del bollitore e’ solo di poco superiore a quella atmosferica e, come detto, solo una minima parte dell’acqua arriva all’ebollizione.
Come verificare questo? Se ci fate caso, alla fine della preparazione si ha sempre uno sbuffo di vapore che fuoriesce dal raccoglitore. Questo indica semplicemente che il livello dell’acqua nel bollitore e’ arrivato sotto l’imbuto del filtro e quindi, sempre a cusa della spinta dovuta all’espansione, l’aria passa attraverso il condotto producendo la fuoriuscita di vapore.
• Qualsiasi corpo messo su di un piano inclinato scivola lungo la linea di massima pendenza per effetto della forza di gravità, calcolabile moltiplicando la massa del corpo per l’accelerazione di gravità. La forza di gravità agisce nel baricentro del corpo, verticalmente verso il basso. E’ grazie a questa forza che può esistere lo sci.