Moti convettivi

Area: Fisica
A.s.: 2001-2002

Scuola: Liceo Scientifico "L. Da Vinci" - Treviso
Autori dell'esperimento: Alberto Piccione, Nicolas Zanco, Paolo Zoccarato (classe III B)
(Insegnante: Giorgio Desidera)

Descrizione

Il dispositivo consiste in una beuta tappata (con tappo collegato a uno spago) contenete acqua calda colorata, immersa in una bacinella piena di acqua fredda.

Cosa fare e cosa osservare

Si tira lo spago collegato al tappo aprendo così la beuta. Si vede l'acqua calda colorata fuoriuscire dalla beuta e salire verso la superficie dell'acqua della bacinella, e qui giunta allargarsi in orizzontale formando quasi una struttura "a fungo".

Spiegazione

L'acqua calda è più "leggera" (meno densa) dell'acqua fredda in quanto col riscaldamento l'acqua tende a dilatarsi e quindi in uno stesso volume è presente una minore quantità d'acqua. Essa perciò tende a salire rispetto all'acqua fredda, mescolandosi solo in minima parte. Solo quando arriva alla superficie dell'acqua fredda e incontra l'aria, che è ancora più leggera, smette di salire e si espande in orizzontale formando uno strato tra l'acqua fredda e l'aria. Poi col tempo l'acqua calda e fredda tendono a mescolarsi e lo strato scompare.
Questo fenomeno si verifica in molte situazioni comuni, per esempio con i gas caldi emessi durante le eruzioni vulcaniche che tendono a formare una nube "a fungo" sopra il vulcano, oppure le correnti ascensionali di aria calda in estate, o i fumi delle ciminiere nelle giornate invernali, che inizialmente salgono in mezzo all'aria fredda dei basi strati e poi si espandono orizzontalmente quando trovano aria più calda e leggera, coprendo le città con una cappa di smog.