Ebollizione: come si formano le bolle nella pentola

bolle pasta

Ogni buon italiano è stato educato al sacro rito della pastasciutta e sa che l’acqua nella pentola deve rigorosamente bollire prima di versare il formato di pasta scelto, abbinato opportunamente al sugo.

Nell’attesa delle bolle, alcuni di voi si sono forse chiesti con che criterio esse si formino, cioè, per esempio, se ci sia un motivo particolare per il quale di solito partono sempre dal fondo e dalle pareti della pentola.

Ad altitudine zero sul livello del mare, l’acqua a cambia il suo stato da liquido a gassoso a 100 °C  , questo lo sappiamo tutti. Osserviamo anche che la transizione non avviene in modo istantaneo, ma appunto attraverso la formazione di bolle di vapore. La transizione non è istantanea perché la formazione di bolle di vapore all’interno dell’acqua richiede una certa quantità di energia, questo perché per far sì che la bolla non si rompa istantaneamente sotto la pressione dell’acqua attorno a sé, essa deve essere “forte” a sufficienza da bilanciare tale pressione.

Per questo motivo, ci devono essere zone d’acqua che abbiano superato i 100 °C, di modo che un po’ del calore possa essere utilizzato dalla bolla per sopravvivere, pur mantenendo la temperatura di circa 100 °C.

Quali sono i punti della pentola in cui la temperatura è più alta?

Intuitivamente, quelli a contatto con il calore del fuoco. Dunque le zone d’acqua che si scaldano per prime saranno quelle sul fondo. Poi il calore si distribuisce sul resto della pentola.

Ad un certo punto, l’acqua raggiunge circa i 100 °C più o meno ovunque. Nei punti di contatto tra il fondo della pentola e l’acqua, la temperatura è leggermente più alta, quindi le prime bolle si formano certamente lì. Per formare le prime bolle, la temperatura deve essere tra i 4 e i 10 °C superiore ai 100.

Se hanno energia sufficiente per restare intere e quindi “vincere” la tensione superficiale dell’acqua, che tende a richiudere la bolla, si staccano dal fondo e cominciano ad espandersi e a salire, spinte dai moti convettivi che trasportano il calore dal basso verso l’alto.

Cosa significa avere “energia sufficiente per restare intere”? Sostanzialmente, dovete pensare a una bolla di vapore come a una sfera contenente tante molecole libere di muoversi (essendo allo stato gassoso) che vibrano e si agitano. Tanto più alta è la temperatura della bolla, tanto più velocemente le molecole vibrano e tendono ad espandersi, creando dunque una pressione sulla superficie della bolla che contrasta il peso dell’acqua all’esterno della bolla, che tenderebbe a romperla. Questa pressione è proprio quantificabile con il numero di collisioni che hanno le molecole con la superficie esterna dell’acqua a contatto della bolla.

bolla

Con l’aumentare della temperatura del fondo e delle pareti della pentola, il numero di bolle in grado di staccarsi da esse e raggiungere la superficie aumenta. Tra i 10 e i 30 °C al di sopra della temperatura di ebollizione, le bolle cominciano addirittura a interferire tra loro e unirsi, formando bolle più grosse.

Di solito a questo punto la pasta è bella cotta, quindi si spegne il fornello, ma se si immaginasse di fornire ancora più calore, a partire da 100 °C  sopra al grado di ebollizione, sostanzialmente tutta l’area a contatto con le pareti della pentola sarebbe vapore, facendo “fluttuare” la parte liquida circondata da vapore.

Diamo una piccola rappresentazione nel grafico seguente:

trasferimento del calore nell'acqua

Una cosa interessante è che, data l’importanza del fattore calore del contenitore, le pentole “ruvide”, cioè quelle con le pareti più irregolari e piene di disomogeneità, fanno sì che le bolle si formino più velocemente. Questo perché i punti in cui la pentola ha delle microscopiche “creste” si scaldano molto più facilmente.