Perché il freddo non esiste secondo la scienza

Il freddo non esiste. Ma com'è possibile se, soprattutto in inverno, noi lo sentiamo chiaramente? La verità è che il freddo non è un'entità fisica, non è qualcosa che si muove e ci arriva addosso. Insomma, il freddo non è un fenomeno attivo e diretto, ma una sensazione corporea che, da un punto di vista puramente fisico, è associato a grandezze misurabili come temperatura e calore.

Iniziamo dal concetto di temperatura di un corpo. Come sappiamo, la materia è composta da particelle – atomi, molecole – e queste particelle vibrano e si muovono continuamente: hanno cioè una certa energia cinetica. Ecco, la temperatura è una misura macroscopica dell'energia cinetica media che le particelle possiedono su scala microscopica: più si muovono e si agitano, più la temperatura è alta, e dunque diciamo che quel corpo è “caldo”; meno si agitano, minore sarà la temperatura del corpo, che quindi definiamo “freddo”.

Caldo e freddo, dunque, sono concetti che hanno a che fare con la nostra sensazione corporea e sono sempre relativi ad altri corpi, mentre la temperatura è una grandezza quantitativa che non ha bisogno di essere rapportata a qualcos'altro. È un discorso analogo al colore: i colori non esistono, sono percezioni del nostro corpo associate a una grandezza misurabile che è la lunghezza d'onda della luce che entra nel nostro occhio.

Ora, l'energia termica – cioè l'energia cinetica media delle particelle, associata alla temperatura – si può trasferire da un corpo all'altro. Ma come? Consideriamo per esempio un bicchiere d'acqua in cui viene inserito del ghiaccio. Chiaramente, la temperatura dell'acqua è più alta rispetto a quella del ghiaccio, e questo – per quello che abbiamo detto – significa che le particelle dell'acqua si stanno agitando e muovendo più rapidamente rispetto a quelle del ghiaccio. Quando le molecole d'acqua si scontrano con quelle del ghiaccio, tendono a “farle muovere”, cioè le agitano! In termini scientifici, le molecole più agitate stanno trasferendo parte della propria energia alle molecole meno agitate. Ecco, questo trasferimento di energia termica in fisica è detto calore: il corpo con temperatura maggiore sta passando energia, cioè calore, al corpo con temperatura minore.

In natura – lo avrete notato – il calore si trasferisce spontaneamente dai corpi a temperatura maggiore a corpi a temperatura minore, mentre il contrario non avviene a meno che non ci sia un intervento esterno (il frigorifero, per esempio, ha bisogno di un motore e dunque di un'iniezione di energia dall'esterno). Riprendendo il nostro esempio del bicchiere d'acqua, nel momento in cui inseriamo il ghiaccio nell'acqua, l'acqua passerà del calore al ghiaccio. Quindi l'acqua non si raffredda perché il ghiaccio le "passa del freddo", bensì è l'acqua a perdere calore, e per questo si raffredda! Questo fatto è talmente generale e universale da assurgere a principio fisico: il secondo principio della termodinamica.

Per fare un altro esempio, quando apriamo la finestra d'inverno noi sentiamo freddo. Stando alle sensazioni che proviamo nel nostro corpo, intuitivamente può sembrarci che fuori ci sia questa entità chiamata “freddo” che entra in casa dalla finestra, ma in realtà accade proprio il contrario. Non esiste una cosiddetta “forza fredda” che si trasferisce dall'esterno alla nostra stanza: sentiamo freddo perché l'ambiente interno alla casa – che ha temperatura maggiore – sta cedendo calore all'aria più fredda che sta entrando, andando così ad abbassare la temperatura della stanza.

Insomma, “sentire freddo” vuol dire sostanzialmente che il flusso di calore che esce dal nostro corpo aumenta perché siamo in contatto con qualcosa che vuole far diminuire la nostra temperatura. Quando invece sentiamo caldo, avviene il contrario: e anche il caldo, come il freddo, non esiste nel mondo fisico ma è solo una sensazione corporea. E se volete una prova concreta della differenza tra temperatura e sensazione fisica di freddo/caldo, ecco un piccolo esperimento che vi farà riflettere!

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