Introduzione

Solennità del Sacro Cuore di Gesù, 7 giugno 2024
Festa mobile dell’angelo della luce San Nariel

Il presente trattato rettifica almeno in parte quanto la scienza ha ipotizzato in merito al comportamento dei gas, aggiungendo qualche nuova considerazione che mi auguro consentirà all’umanità di replicare finalmente alcuni fenomeni esistenti in natura, in questo caso i vortici d’aria, che non sono stati ancora compresi essendo i fisici inciampati in un paradosso che è giunto il tempo di risolvere.

Per capire l’importanza e l’attualità di tale tema basta considerare che nel primo decennio del 2000 sono stati lanciati due progetti denominati VORTEX1 e VORTEX2 (Verification of the Origins of Rotation in Tornadoes Experiment) gestiti dalle maggiori università mondiali (circa 2000 istituti di ricerca coinvolti), utilizzanti una flotta di almeno 10 radar mobili, e circa 70 altri strumenti equipaggiati con le migliori tecnologie di comunicazione e computazionali, con l’obiettivo di comprendere meglio i molti aspetti ancora misteriosi dei tornado, quali: come, quando e perché si formano, e come fanno a procurare così tanti danni a terra. Il progetto è stato finanziato dalla National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) e dalla National Science Foundation (NSF) con oltre 10 milioni di dollari, e si è svolto nei deserti americani letteralmente a caccia di qualche tornado. Nessuna conclusione ufficiale è stata sinora resa pubblica.

Perché tanto interesse? Perché i tornado provocano distruzioni, quindi significa che sprigionano grandi quantità di energia in lavoro meccanico. Scoprirne il principio di funzionamento potrebbe portare a qualche nuova invenzione…

Come mai la comprensione di tale fenomeno naturale risulta un così difficile rompicapo?

Si vedrà che vi è un paradosso da risolvere, come se per analogia chi volesse vedere la realtà utilizzasse solo due dei tre colori fondamentali… e ovviamente il quadro ne resterebbe sbiadito.

Verrà dunque introdotta una nuova visone sulle modalità di formazione dei vortici d’aria in natura e che tutti più o meno abbiamo potuto osservare. Il tutto col fine di intravedere una nuova via per ottimizzare drasticamente gli attuali sistemi di compressione dei gas.

 Innanzitutto un poco di terminologia. Si intende per addensamento di un gas quando i nuclei molecolari si avvicinano (la densità aumenta), per rarefazione quando si allontanano (la densità diminuisce).

Usualmente poi per espansione si intende una rarefazione che avviene a fronte di un lavoro effettuato verso l’ambiente esterno. Nella termodinamica classica per ottimizzare il risultato la trasformazione deve avvenire in condizioni quasi-statiche. Il gas durante la trasformazione si rarefà e perde di pressione ed anche energia calorica (e quindi diminuisce la sua temperatura), a meno che non si immetta calore dall’esterno, ad esempio per tenerne costante la temperatura influendo a sua volta sulla pressione del gas.

Vi è però un caso limite eccezionale: in una espansione libera lineare il gas si espande senza compiere lavoro verso l’esterno e senza variare di temperatura (fatto salvo minimi aumenti o diminuzione della temperatura stessa dovuti ai legami chimici, che qui possiamo trascurare).

E qui arriviamo al paradosso*:

La espansione libera di un gas
è una trasformazione reversibile!

* Proposizione formulata in apparente contraddizione con l’esperienza comune o con i principi elementari della logica, ma che all’esame critico si dimostra valida.

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