Una breve introduzione al comportamento del vapore acqueo sulle superfici fredde.
Perché gli occhiali si appannano: la fisica dietro un fenomeno quotidiano
Umidità dell’aria e umidità del respiro: due sorgenti di vapore
L’aria che ci circonda contiene sempre una certa quantità di vapore acqueo, quantificabile attraverso l’umidità relativa, ovvero la proporzione di vapore presente rispetto al valore massimo che l’aria può contenere (ad una data pressione e temperatura). Quando l’umidità è elevata, l’aria è più vicina al punto di saturazione, cioè alla condizione in cui non può più trattenere ulteriore vapore, che quindi condensa. Il respiro umano, invece, è molto più umido dell’aria ambientale: proviene dai polmoni, dove la temperatura è intorno ai 37 °C e l’umidità relativa è prossima al 90%. Quindi il respiro espelle una miscela calda e ricca di vapore. Sia il respiro che l’aria subiscono un repentino cambio di condizioni fisiche non appena entrano in contatto con una superficie più fredda. Ma quanto?
Condensa e temperatura: il punto di rugiada dell’aria
La condensa si forma quando il vapore acqueo passa allo stato liquido: quando una massa d’aria umida entra in contatto con una superficie più fredda della sua temperatura di rugiada, lo scambio termico sottrae energia all’acqua, che non può più rimanere vapore. Per la precisione, il punto di rugiada dell’aria è la temperatura al di sotto dalla quale l’aria diventa satura di vapore, e questo condensa a liquido. Più l’aria è calda, maggiore è questa capacità di trattenere vapore acqueo; più è fredda, minore diventa questa possibilità. Quando il vapore incontra una superficie fredda, perde energia e si trasforma in minuscole goccioline, visibili come appannamento.
Perché gli occhiali si appannano e perché l’alito produce condensa
Gli occhiali si appannano quando il vapore acqueo raggiunge le lenti, che di solito sono più fredde dell’aria circostante. La lente funge da superficie fredda che induce la condensazione del vapore, formando un velo di microgocce che diffonde la luce e riduce la trasparenza. Per fare un esempio numerico, l’aria umida al 90% del nostro alito ha una temperatura di circa 35-37°C. Questo vuol dire che ha una temperatura di rugiada di circa 33-35°C: se alitiamo sugli occhiali, che si trovano quasi certamente ad una temperatura più bassa del punto di rugiada, abbiamo la condensazione e quindi l’appannamento. Questo spiega anche perché quella utile nebbiolina che usiamo per pulire le lenti si forma e permane di più in inverno che non in estate: d’inverno l’aria circostante è più umida e le lenti sono ben più fredde di 33°C, mentre talvolta d’estate superano quella temperatura in un’aria più secca.
Sapevate che…
Perché gli occhiali si appannano di più con la mascherina?
Perché il respiro caldo viene deviato verso l’alto e incontra le lenti fredde.
Perché l’appannamento dura di più in inverno o dopo una doccia calda?
Perché la differenza di temperatura tra aria e lenti è maggiore d’inverno, e l’umidità dell’aria dopo una doccia può anche essere del 100%.
Perché i trattamenti anti-appannamento funzionano?
Perché modificano la tensione superficiale dell’acqua impedendo la formazione di goccioline.
A cura di Gianfranco Longo