Meteorologia dentro casa, imparare in quarantena

Sono giorni da passare rinchiusi in casa: dobbiamo fermare la rapida diffusione del coronavirus il prima possibile. Spetta a noi - quasi tutti - restare rinchiusi in casa in questi giorni, uscendo in strada solo se strettamente necessario. Non sappiamo per quanto tempo continuerà questa situazione, quindi dobbiamo cercare di organizzarci bene e prenderci del tempo per tutto, compresi gli hobby e le passioni che abbiamo, e dobbiamo continuare a imparare. La meteorologia è una di queste passioni a cui possiamo dedicare tempo, e vedremo nelle prossime righe alcuni spunti per saperne di più.

L'atmosfera in casa

L'isolamento che le nostre case ci forniscono non è totale, perché esiste una comunicazione con l'esterno, attraverso l'aria (e quindi con l'atmosfera). All'interno delle case si verificano fenomeni analoghi a quelli che avvengono nell'atmosfera, su una scala molto più piccola è vero, ma generati dagli stessi fattori: in particolare, differenze di pressione e di temperatura.

Avvertire una debole brezza aprendo una finestra

È sufficiente aprire una finestra iniziare a sentire una debole corrente d'aria, simile a quella di una debole brezza. Come mai?

Se l'aria esterna è più fredda dell'aria interna, poiché ha una densità maggiore, tende ad entrare attraverso la finestra forzando l'aria più calda che si trova dentro casa a uscire.

Ogni mattina, quando ci alziamo e apriamo la finestra della camera da letto per rinnovare l'aria che di notte è stata modificata dalla CO2 espirata attraverso la respirazione, avvertiamo proprio questo.

La corrente d'aria aprendo più finestre

Possiamo anche forzare una maggiore ventilazione interna dentro casa, aprendo due finestre in punti opposti della casa, oppure una finestra e la porta d'ingresso. Creeremo una corrente. La differenza di pressione genera quasi istantaneamente una corrente che fluisce dal punto in cui l'aria è più fredda (massima pressione) all'altra. In certi casi la corrente può far sbattere le porte. L'intensità di questa corrente sarà più forte se la differenza di temperatura tra l'aria che entra da fuori e quella che si trova dentro casa è più grande.

Se in una fredda giornata invernale apriamo una finestra che si apre su un versante soleggiato, su cui il sole ha battuto a lungo, ed apriamo anche una finestra situata in un altro della casa rimasto invece in ombra (magari un cortile interno), la corrente generata sarà particolarmente intensa.

Radiazione, conduzione e convezione sui fornelli della cucina

All'interno di una casa, la cucina è probabilmente il luogo dove possiamo fare più esperimenti meteorologici: qui infatti abbiamo un'importante sorgente di calore: i fornelli Quando si mette una pentola sul fuoco, per riscaldare l'acqua, entrano in gioco le tre forme di trasmissione del calore che agiscono nell'atmosfera: radiazione, conduzione e convezione.

Pensando a una cucina con fornelli o con piano cottura, così comuni nella maggior parte delle nostre cucine, vedremo che quando si accende il fuoco il fornello inizia a irradiare calore (radiazione infrarossa) verso l'alto.

Posizionando sopra il unto di calore la pentola con l'acqua, questo calore viene trasmesso al contenitore metallico per conduzione (per contatto). La base della pentola calda sarebbe equivalente alla superficie terrestre, mentre l'acqua è l'equivalente in questo caso dell'atmosfera. Mentre il liquido si riscalda sul fondo, trame di acqua calda si spostano verso l'alto, che al momento sono occupate da acqua più fredda. Finiscono per formare cellule di convezione molto simili a quelle che danno origine a nuvole di sviluppo verticale.

L'acqua ha iniziato a bollire, è tempo di versarvi quello che abbiamo preparato per il nostro stufato. Abbassiamo il fuoco, lasciamo a cottura lenta e andiamo dall'altra parte della casa. Non ci vorrà molto per iniziare a sentire l'odore del buon piatto che stiamo cucinando. Responsabile di questa rapida diffusione degli odori dalla cucina al resto della casa è la diffusione turbolenta nell'aria della nostra casa. È lo stesso fenomeno che è responsabile della dispersione delle microparticelle che formano il fumo di una sigaretta o di un bastoncino di incenso e che è capace di farci sentire l'odore in breve tempo anche se siamo a diversi metri di distanza, per esempio dall'altra parte dalla casa.

Come si distribuisce l'aria calda ed il freddo in casa?

Abbiamo già parlato delle correnti d'aria e della convezione termica, ma è interessante tornare a parlarne per capire come si distribuiscono l'aria fredda e quella calda all'interno di una casa. Che d'altro canto è strettamente legato al grado di comfort che abbiamo dentro l'abitazione. Sul lato sinistro della figura qui sopra, i flussi di calore e freddo sono rappresentati in una casa a due piani, in inverno e in estate. Mentre nella stagione invernale l'aria fredda tende ad occupare il piano terra e a spostare il caldo costringendolo a spostarsi verso la parte superiore, in estate le cose si invertono ed è il calore che vince la battaglia contro il freddo, avanzando dall'alto verso il basso.

Importante saperlo per posizionare bene termosifoni e aria condizionata

Conoscere questa dinamica di come si muove l'aria all'interno della nostra casa è utile ad esempio quando dobbiamo installare il riscaldamento o l'aria condizionata. Posizionare una pompa di calore vicino al soffitto di una stanza non è la soluzione migliore, perché la naturale tendenza dell'aria calda sarà quella di rimanere nella zona alta della casa, senza spostare completamente l'aria fredda nello spazio più vicino al pavimento, che è dove siamo noi. I termosifoni sono molto più efficaci in questo senso.

Per quanto riguarda i condizionatori d'aria, se ce n'è uno in casa, avrai visto quanto poca aria fresca viene mantenuta in casa in estate una volta spenta la macchina. Le pareti sono corpi radianti e sebbene siano riscaldate solo durante le ore in cui il sole colpisce la facciata del palazzo, irradiano quel calore che si accumula durante il giorno, togliendo quindi subito il fresco che il condizionatore aveva portato.