qual’è il principio fisico per il quale quando mettiamo una birra involta in un fazzoletto bagnato nel freezer questa diventa molto fredda in questione di pochi minuti?

Tale "trucchetto" casalingo è tra i miei preferiti e ringrazio chi ha posto la domanda per avermelo fatto riscoprire.

E' esperienza comune che la cessione o assorbimento del calore tra corpi non è un fenomeno istantaneo e si verifica sperimentalmente
che la velocità con cui avviene lo scambio (definita come la quantità di calore scambiata nell'unità di tempo) :

– è direttamente proporzionale alla differenza di temperatura tra il corpo è l'ambiente;

– dipende dal tipo di contatto termico;

– dipende dalla superficie di contatto.

Inoltre, nella stragrande maggioranza dei casi, questo fenomeno coinvolge quasi tutti i meccanismi di trasferimento del calore.

Detto ciò, la legge che regola il nostro fenomeno è la Legge di raffreddamento di Newton:

QΔt=kSΔTfrac{Q}{Deltat} = – k S DeltaT

dove:

– Q = quantità di calore scambiata;

ΔtDeltat

= tempo impiegato;

– k = conducibiltà termica ambiente;

– S = superficie;

ΔTDeltaT

= differenza o gradiente di temperatura.

Invertendo la formula di Newton, si ottiene:

Δt=QkSΔTDeltat = – frac{Q}{k S DeltaT}

da questa, è immediato vedere che al variare del solo fattore k cambia il tempo in cui avviene lo scambio termico,

Infatti le conducibilità termiche, rispettivamente, per l'aria e per l'acqua, valgono:

kariak_{aria}

= 0.026

[WmK][frac{W}{mK}]

kacqua=0.63[WmK]

Quindi, il semplice contatto di un supporto per l'acqua a contatto con, in questo caso, la nostra bottiglia di birra abbassa notevolmente il tempo di raffreddamento di quest'ultima.k_{acqua} = 0.63 [frac{W}{mK}]