La Chimica dei Supereroi #7: Dottor Strange

Scrivo spesso degli articoli che hanno come argomento la Chimica, cercando di raccontarne le molte curiosità. Su questo blog ci sono infatti tre rubriche al riguardo: Chimica for Dummies, con le cose più sceme dette dai miei studenti, Chimica for Lovers, con le domande più belle che mi hanno fatto, e La Chimica dei Supereroi, con argomenti scientifici relativi ai supereroi. Uno dei post di quest'ultima rubrica (questo) è il più visualizzato del blog, e con alcune query di ricerca su Google si trova tra i primi risultati. Sorvolando sulle query ignoranti viste di recente, questo ha avuto anche come effetto collaterale il farmi ricevere dei commenti... bizzarri. E ce n'è stato uno che mi ha portato a scrivere questo post, praticamente un crossover fra le tre rubriche: si tratta infatti di una domanda scema, sui supereroi, che mi permette però di spiegare qualcosa della Chimica. Tra l'altro mi sembrava anche la scelta ideale, dato che oggi ricorre il dodicesimo anniversario della mia laurea.

"Ho una domanda un po bizzarra da farti ma è una cosa che mi domando da un po Immagino che tu abbia presente chi è doctor strange.. ecco mi sono sempre chiesto, ma se lui facesse uno dei suoi portali del teletrasporto dalla terra fino in mezzo allo spazio, tecnicamente tutta l’aria della terra andrebbe “persa” giusto? Per la legge della compensazione dei gas (non sono sicuro sia il nome giusto ma penso tu abbia capito)"

Dottor Strange 

Stephen Strange è un neurochirurgo la cui carriera viene distrutta da un incidente automobilistico in cui rimane gravemente lesionato alle mani. In cerca di una guarigione miracolosa, si reca in Himalaya dall'Antico, un saggio dotato di poteri mistici, e alla fine diventa il suo apprendista. Tornato in America, assume il ruolo di stregone supremo del santuario di New York, per proteggere la Terra da minacce soprannaturali. 

Diffusione
Il dottor Strange è un potentissimo stregone, in grado di creare dei portali per viaggiare all'istante da un capo all'altro del globo terrestre. Il commentatore si chiedeva cosa succederebbe se aprisse un portale che desse nello spazio aperto.

La diffusione è uno dei tre tipi di moto che possono avere le particelle in soluzione: è un moto spontaneo (ovvero senza apporto di energia) dovuto a un gradiente di concentrazione, cioè alla differenza di concentrazione tra due punti. In soluzione le particelle tendono a occupare tutto lo spazio a loro disposizione, così che la concentrazione sia la stessa in ogni punto; in questo modo aumenta l'entropia (cioè il disordine), dissipando parte dell'energia complessiva del sistema (che diventa così più stabile). Se in una camera in cui si è fatto il vuoto viene aperto uno spiraglio, immediatamente l'aria vi entra in modo che la concentrazione di gas all'interno sia la stessa di quella all'esterno. Il nostro pianeta però non è una camera chiusa: non c'è alcuna barriera fisica a impedire ai gas di diffondere nello spazio. E allora perché non si verifica il fenomeno della fuga atmosferica? 
Perché i gas sono soggetti alla gravità. Questo però dipende dalla loro massa: sulla Terra gas molto leggeri come l'idrogeno non riescono a restare in atmosfera perchè vincono la velocità di fuga (la velocità minima che un corpo, senza alcuna propulsione, deve avere per potersi allontanare da un campo a cui è soggetto, in questo caso quello gravitazionale). Giove, avendo una massa molto maggiore, e quindi un campo gravitazionale molto più forte, riesce invece a trattenere l'idrogeno. Quindi i gas dell'atmosfera non diffondono nello spazio perché sono troppo pesanti per vincere il campo gravitazionale terrestre.

Se il Dottor Strange aprisse un portale che dà nello spazio aperto, una parte dei gas atmosferici fuoriuscirebbe, ma la maggior parte rimarrebbe in atmosfera. Aperto il portale avremmo da una parte un sistema a una certa concentrazione di gas (Terra) e dall'altra uno a concentrazione nulla (spazio), quindi la tendenza delle molecole di gas sarebbe di diffondere verso l'esterno; ma questo viene bilanciato dal fatto che da una parte avremmo un sistema con un campo gravitazionale di una certa consistenza (Terra) e dall'altro uno dove vi è assenza di campo gravitazionale (spazio). Quando due forze si equivalgono, il risultato è nullo, cioè il sistema resta in equilibrio. Fondamentalmente sarebbe la replica in piccolo di un buco nero, ma visto al contrario: siamo abituati a pensare al buco nero dall'esterno, ma in poche parole si tratta di un oggetto astronomico con un'elevatissima forza gravitazionale, che attira al suo interno materia ed energia. Quindi in teoria sarebbe la materia a entrare, e non a fuoriuscire.

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