
La necessità di raffreddare velocemente le bevande, come la birra, è comune durante le calde giornate estive o nei più svariati eventi sociali. Tra i vari metodi che girano online, uno particolarmente interessante suggerisce di avvolgere la bottiglia con un tovagliolo di carta bagnato e metterla direttamente nel freezer. Abbiamo fatto un esperimento per verificare l'efficacia di questa tecnica. In questo video-articolo, quindi, vediamo come abbiamo condotto l'esperimento e diamo una possibile spiegazione concettuale del fenomeno, tenendo conto che il fenomeno è molto più complesso di quanto possa sembrare e le variabili in gioco sono tantissime.
Il metodo utilizzato e i risultati del nostro esperimento
Abbiamo utilizzato due bottiglie di birra inizialmente alla stessa temperatura (circa 23 °C), come confermato dall'utilizzo di una camera termica. Una delle bottiglie è stata avvolta con un tovagliolo di carta bagnato, mentre l'altra è stata lasciata senza alcun rivestimento. Entrambe le bottiglie sono state poi collocate in un freezer per un periodo di 30 minuti. Durante l'esperimento, è stato impostato un timer per monitorare con precisione il tempo di raffreddamento.

Dopo 30 minuti le bottiglie sono state rimosse dal freezer e la temperatura delle birre è stata misurata utilizzando due termometri identici. La birra avvolta con il tovagliolo bagnato ha raggiunto una temperatura di 11,4 °C, mentre quella senza rivestimento si è raffreddata fino a 13,7 °C. Questo risultato indica un raffreddamento più efficace per la bottiglia con il tovagliolo bagnato.

Una possibile spiegazione scientifica della diversa velocità di raffreddamento
Una possibile spiegazione concettuale del fenomeno può essere attribuita a due principali fattori: la superficie di contatto e la capacità di trasmissione del calore da parte materiale (che in gergo si chiama conducibilità termica). La velocità di trasferimento del calore tra due corpi dipende, infatti, anche dalla superficie di contatto: una superficie più ampia e irregolare permette un maggiore trasferimento di calore. Nel caso dell'esperimento, il tovagliolo bagnato aumenta considerevolmente la superficie di contatto tra la bottiglia e l'aria fredda del freezer, facilitando un più rapido trasferimento del calore rispetto alla superficie liscia del vetro nudo.
Come dicevamo, un altro fattore importante è il materiale stesso e la sua conducibilità termica. In generale, l'acqua è meno efficiente del vetro nello scambiare calore con altri materiali. Quindi abbiamo due effetti opposti che avvengono contemporaneamente: da un lato l'aumento della superficie di scambio del calore provoca un raffreddamento più rapido, dall'altro l'uso dell'acqua rallenta invece il raffreddamento. A seconda delle condizioni specifiche in cui si svolge l'esperimento, un effetto può dominare rispetto all'altro. Il risultato che abbiamo ottenuto suggerisce che nel nostro caso il fattore predominante sarebbe quello legato alla superficie di contatto.
Se vogliamo entrare più nel dettaglio, la legge che descrive la rapidità con cui si trasferisce il calore per conduzione termica (cioè tramite contatto diretto e senza movimento) è la legge di Fourier. Questa afferma che la rapidità di trasferimento del calore (chiamiamola R) attraverso un materiale – senza considerare il verso della propagazione del calore – è direttamente proporzionale alla conducibilità termica del materiale (k), all'area della superficie di contatto (A), alla differenza di temperatura tra un lato e l'altro del materiale (ΔT) ed è inversamente proporzionale allo spessore del materiale (d) lungo cui il calore viene trasferito:
R = k ⋅ A ⋅ ΔT/d
Nel nostro caso non ci aspettiamo effetti legati alla differenza di temperatura e allo spessore, visto che sono uguali in entrambe le bottiglie. Un modo per interpretare il nostro risultato è che il tovagliolo bagnato aumenta l'area A più di quanto diminuisca la conducibilità k, aumentando quindi la rapidità di trasferimento del calore R.
Un altro fattore da considerare è l'evaporazione dell'acqua. Nel freezer, l'acqua tende a evaporare grazie alla sua relativamente bassa tensione di vapore. Per evaporare l'acqua ha bisogno di energia (è un processo endotermico) e la prende dalla bottiglia. Questo contribuisce all'abbassamento della temperatura della bottiglia con il fazzoletto bagnato.
In conclusione possiamo dire che il nostro esperimento ha ottenuto dei dati che suggeriscono che l'utilizzo di un tovagliolo bagnato può effettivamente accelerare il processo di raffreddamento della birra. Tuttavia è importante considerare che variabili come la temperatura iniziale delle birre, la potenza del freezer e le dimensioni delle bottiglie possono influenzare i risultati.