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| tempesta di polvere en.wikipedia |
La polvere è ubiquitaria.
C'è la polvere interstellare, che può avere dimensioni che vanno da 0,01 a 10 micrometri. Studi spettroscopici sembrerebbero dimostrare che la maggior parte di questa polvere è composta di grafite e silicati [1]. Si ritiene che circa il 2% della massa delle nubi interstellari sia composto di polvere interstellare.
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| polvere interstellare sciencedaily |
Anche la coda delle comete è formata da polvere e gas ionizzato che si distaccano dal corpo della cometa [2]
Esiste anche una polvere atmosferica, formata dalle eruzioni vulcaniche o dall'erosione del suolo, durante le tempeste di sabbia, per esempio, oppure ancora come risultato dell'estrazione del carbone.
C'è anche una polvere stradale, che è il risultato dell'attrito degli pneumatici sull'asfalto, oppure dagli stessi scarichi delle auto o delle industrie, oppure da pollini, cenere di incendi, fumi di inceneritori e così via. Particolare attenzione va riservata alle particelle più fini, quelle denominate PM10, con diametro al di sotto dei 10 micrometri, e che rappresentano polveri inalabili, il cui aumento nell'aria può essere ragione di sospensione del traffico o altri provvedimenti.
Ma vi è anche una polvere domestica, quella che si trova nelle nostre case, negli uffici, nei luoghi di lavoro e così via. Ma, di cosa è composta questa polvere domestica, con la quale abbiamo tutti a che fare durante il giorno?
La maggior parte di questa polvere è composta di cellule epidermiche morte che esfoliano dalla nostra pelle, da capelli, peli umani, peli di animali, polline, fibre di tessuti, polvere stradale e da qualsiasi altra superficie solida che possa essere abrasa e dalle deiezioni degli acari.
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| ciuffi di polvere dust bunnies fonte en.wikipedia |
Ora, una simpatica definizione per indicare un insieme piuttosto voluminoso di questa polvere domestica è ciuffi di polvere, che in lingua inglese si rende con dust bunnies, una specie di coniglietti di polvere. Ma come si formano questi ciuffi o bunnies che dir si voglia?
Per provare a spiegare questo fenomeno ci viene in aiuto un fenomeno elettrostatico, l'effetto triboelettrico.
L'effetto triboelettrico è sostanzialmente un trasferimento di cariche dovuto ad un'azione particolare: lo strofinio (tribo, dal greco trìbein -strofinare-) tra due materiali diversi, dei quali almeno uno isolante.
Questo effetto lo si può osservare molto semplicemente anche con esperimenti casalinghi, con una prova che abbiamo fatto tutti da ragazzi: strofinare la bacchetta in plastica di una penna a sfera su un pezzo di lana e poi avvicinarlo ai capelli o a piccoli pezzetti di carta che, magicamente, si muovono, vengono cioè attirati dalla bacchetta.
L'effetto è dovuto all'accumulo di cariche elettriche sulla bacchetta di plastica della penna, che è un isolante. Durante lo strofinamento della penna sulla lana, quest'ultima, avendo una maggiore capacità di cedere elettroni, diventa di carica positiva mentre la plastica della penna, avendo una maggiore capacità di accettarli, diventa di carica negativa. Quando l'avviciniamo a un pezzetto di carta o ai capelli, entrambi materiali simili alla lana, cioè che cedono più facilmente elettroni, tenderanno a cedere i loro elettroni a un materiale più elettronegativo come la plastica della penna, generando una tensione tra i due materiali a contatto. Essendo entrambi isolanti la carica tenderà a permanere e a non trasmettersi lungo i due corpi esaurendosi.
Guardando più da vicino si possono osservare dei fenomeni di adesione. Nei punti in cui i due materiali si toccano fino a distanze dell'ordine degli Angstrom (10-10 m), si mettono in condivisione gli elettroni degli atomi coinvolti. Gli elettroni si trovano legati ai propri atomi, nei due diversi materiali, in orbitali ad energie diverse e possono quindi a passare da energie inferiori a energie superiori. In questo modo si polarizzano le superfici dei due diversi materiali a contatto. Siccome in questo caso non ci troviamo di fronte a buoni conduttori, non si assiste alla redistribuzione degli elettroni (tempo di rilassamento) ma alla persistenza delle cariche sul posto, il che tende a mantenere l'effetto adesivo. A volte, causa il notevole campo elettrico generato, se si distaccano le parti si possono verificare fenomeni di scarica elettrica.
Ora, questi fenomeni possono riguardare anche i nostri protagonisti domestici: capelli umani e cellule epidermiche esfoliate come componenti principali della polvere di casa. I capelli umani (come si vede nella figura qui a sinistra tratta da wikipedia [3]) pur essendo nella parte alta della serie triboelettrica, presentano una capacità di perdere elettroni inferiore rispetto alla pelle umana. In questo modo, posti a contatto con le cellule epidermiche morte tenderanno ad accettare gli elettroni persi dalle cellule generando una tensione tra i due materiali. Siccome, dei due, i capelli sono più isolanti, le cariche permangono sul capello mantenendo l'effetto adesivo, come abbiamo visto sopra. [4] Il risultato netto sarà che i capelli o peli o le fibre di tessuti, essendo tutti più negativi delle altre minuscole particelle come cellule epidermiche, deiezioni, polline e così via, tenderanno ad attrarli e a mantenerli attaccati per via elettrostatica, anche grazie all'effetto triboelettrico. In questo caso, l'effetto strofinamento (non sempre necessario per il trasferimento elettrostatico delle cariche) sarà dovuto a correnti d'aria convettive generate dalla differenza di temperatura tra il pavimento e il soffitto che, pur essendo di debolissima intensità, sono tuttavia sufficienti a muovere queste minuscole particelle.
L'adesione.
L'adesione è un fenomeno chimico-fisico di attrazione molecolare che si manifesta quando le parti vengono poste a stretto contatto. Contrariamente alla coesione, che avviene tra molecole identiche, si verifica tra molecole differenti.
Esistono cinque tipi di adesione:
L'effetto triboelettrico è sostanzialmente un trasferimento di cariche dovuto ad un'azione particolare: lo strofinio (tribo, dal greco trìbein -strofinare-) tra due materiali diversi, dei quali almeno uno isolante.
Questo effetto lo si può osservare molto semplicemente anche con esperimenti casalinghi, con una prova che abbiamo fatto tutti da ragazzi: strofinare la bacchetta in plastica di una penna a sfera su un pezzo di lana e poi avvicinarlo ai capelli o a piccoli pezzetti di carta che, magicamente, si muovono, vengono cioè attirati dalla bacchetta.
L'effetto è dovuto all'accumulo di cariche elettriche sulla bacchetta di plastica della penna, che è un isolante. Durante lo strofinamento della penna sulla lana, quest'ultima, avendo una maggiore capacità di cedere elettroni, diventa di carica positiva mentre la plastica della penna, avendo una maggiore capacità di accettarli, diventa di carica negativa. Quando l'avviciniamo a un pezzetto di carta o ai capelli, entrambi materiali simili alla lana, cioè che cedono più facilmente elettroni, tenderanno a cedere i loro elettroni a un materiale più elettronegativo come la plastica della penna, generando una tensione tra i due materiali a contatto. Essendo entrambi isolanti la carica tenderà a permanere e a non trasmettersi lungo i due corpi esaurendosi.
Guardando più da vicino si possono osservare dei fenomeni di adesione. Nei punti in cui i due materiali si toccano fino a distanze dell'ordine degli Angstrom (10-10 m), si mettono in condivisione gli elettroni degli atomi coinvolti. Gli elettroni si trovano legati ai propri atomi, nei due diversi materiali, in orbitali ad energie diverse e possono quindi a passare da energie inferiori a energie superiori. In questo modo si polarizzano le superfici dei due diversi materiali a contatto. Siccome in questo caso non ci troviamo di fronte a buoni conduttori, non si assiste alla redistribuzione degli elettroni (tempo di rilassamento) ma alla persistenza delle cariche sul posto, il che tende a mantenere l'effetto adesivo. A volte, causa il notevole campo elettrico generato, se si distaccano le parti si possono verificare fenomeni di scarica elettrica.
Ora, questi fenomeni possono riguardare anche i nostri protagonisti domestici: capelli umani e cellule epidermiche esfoliate come componenti principali della polvere di casa. I capelli umani (come si vede nella figura qui a sinistra tratta da wikipedia [3]) pur essendo nella parte alta della serie triboelettrica, presentano una capacità di perdere elettroni inferiore rispetto alla pelle umana. In questo modo, posti a contatto con le cellule epidermiche morte tenderanno ad accettare gli elettroni persi dalle cellule generando una tensione tra i due materiali. Siccome, dei due, i capelli sono più isolanti, le cariche permangono sul capello mantenendo l'effetto adesivo, come abbiamo visto sopra. [4] Il risultato netto sarà che i capelli o peli o le fibre di tessuti, essendo tutti più negativi delle altre minuscole particelle come cellule epidermiche, deiezioni, polline e così via, tenderanno ad attrarli e a mantenerli attaccati per via elettrostatica, anche grazie all'effetto triboelettrico. In questo caso, l'effetto strofinamento (non sempre necessario per il trasferimento elettrostatico delle cariche) sarà dovuto a correnti d'aria convettive generate dalla differenza di temperatura tra il pavimento e il soffitto che, pur essendo di debolissima intensità, sono tuttavia sufficienti a muovere queste minuscole particelle.L'adesione.
L'adesione è un fenomeno chimico-fisico di attrazione molecolare che si manifesta quando le parti vengono poste a stretto contatto. Contrariamente alla coesione, che avviene tra molecole identiche, si verifica tra molecole differenti.
Esistono cinque tipi di adesione:
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| sinterizzazione tra particelle sferiche wikipedia |
- Adesione diffusiva. Tipo di adesione che si manifesta tra materiali con molecole mobili o solubili, come per esempio nella sinterizzazione, che consiste nel riscaldare al di sotto del punto di fusione delle polveri che si compattano tra loro, fondendosi nei punti di contatto.
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| velcro wikipedia |
- Adesione meccanica. Un tipo molto conosciuto di adesione meccanica è il Velcro. Due superfici, una composta di minuscoli uncini e l'altra di minuscole asole, entrambe in nylon, poste a contatto realizzano una notevole adesione. La Nasa la utilizza per gli astronauti.
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| forza relativa legami chimici wikipedia |
- Adesione chimica. I principali tipi di adesione chimica tra molecole o atomi sono il legame ionico e quello covalente, entrambi forti, inoltre vi è anche il legame a idrogeno, più debole, tipicamente quello che si manifesta tra le molecole di un fluido come l'acqua.
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| appiattimento goccioline per migliore adesività |
- Adesione dispersiva.Il legame di van der Waals è quello maggiormente collegato all'adesione dispersiva, detta anche fisisorbimento, che è l'assorbimento, per esempio, delle molecole di un gas su una superficie solida. L'azione adesiva è esercitata dalle deboli cariche elettriche di ciascuna regione, che possono essere più elettronegative o più elettropositive. Anche nell'effetto bagnatura si osservano all'opera fenomeni di adesione dispersiva, come per esempio l'adesione di goccioline d'acqua su petali o foglie.
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| strisce di carta attratte da un cd carico en.wiki |
- Adesione elettrostatica. Cariche opposte si attraggono, cariche simili si respingono. Tra due superfici a contatto può avvenire un trasferimento di cariche. L'adesione elettrostatica ha luogo tra due corpi carichi quando si crea una forza esercitata da un campo elettrico stazionario. Sono questi i capisaldi dell'adesione elettrostatica, che è quella che abbiamo utilizzato per spiegare i fenomeni coinvolti nella formazione dei ciuffi di polvere o in quelli conseguenti all'effetto triboelettrico, lo strofinamento di materiali diversi tra loro allo scopo di trasferire cariche da uno all'altro.
Note e fonti
[1] John Gribbin, Astronomia e cosmologia, Garzanti 2006
[2] http://en.wikipedia.org/wiki/Dust
[3] http://it.wikipedia.org/wiki/Effetto_triboelettrico
[4] http://it.wikipedia.org/wiki/Elettricit%C3%A0
http://en.wikipedia.org/wiki/Electrostatic
http://en.wikipedia.org/wiki/Adhesion
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