Perché il tritolo è più pericoloso dei biscotti al cioccolato?

Beh, la prima differenza che viene in mente è che il tritolo è un esplosivo mentre non possiamo pensare di usare i biscotti al cioccolato per demolire un palazzo, ragion per cui con una scatola di biscotti non possiamo andare in giro a fare danni.

Ok, tutto giusto… ma… perché il tritolo è in grado di far crollare un edificio e i biscotti no?

Il tritolo – o meglio il trinitrotoluene, generalmente abbreviato in TNT – è noto come l’esplosivo per antonomasia, tanto che per quantificare l’energia rilasciata dalle esplosioni si utilizza l’equivalente in TNT, in particolare per quanto riguarda le bombe nucleari.

Qualcuno potrebbe non prendermi sul serio, per cui riformulo la domanda: qual è l’equivalente in TNT dei biscotti al cioccolato? Vi aspettate un numero grande o piccolo? Pensateci un attimo, poi studiate con attenzione la tabella seguente*, che fornisce la quantità di energia utilizzabile presente in un grammo di diversi oggetti. L’energia per grammo è indicata in diverse unità: la Caloria** è probabilmente quella più familiare visto che viene usata nelle tabelle nutrizionali degli alimenti che acquistiamo ogni giorno, mentre il Joule, J, è l’unità  ufficiale di misura nel Sistema Internazionale nonché quella comunemente usata dai fisici***. La tabella mostra inoltre l’equivalente in TNT per ogni materiale nella lista.

Sorpresi?

Sicuramente non ci stupisce il fatto che un grammo di uranio contenga più energia di un grammo di tritolo, o che un meteorite in movimento abbia più energia di un proiettile, ma come è possibile che i biscotti al cioccolato contengano una quantità di energia per grammo di gran lunga superiore al tritolo? E perché allora non demoliamo i palazzi con scatole di biscotti al cioccolato?

In realtà, il problema è che non stiamo “pensando quadrimensionalmente” e in questa analisi frettolosa abbiamo dimenticato di considerare un dettaglio fondamentale: il tempo. Questo perché un’esplosione ha più a che fare con la potenza che non con l’energia. Vi ricordo, infatti, che la potenza è l’energia rilasciata nell’unità di tempo.

Sebbene il tritolo e i biscotti al cioccolato abbiano entrambi energia immagazzinata sotto forma di legami atomici, detta anche energia chimica, il tritolo è in grado di rilasciare velocemente questa energia, trasformandola in calore. In pratica, il calore diventa talmente alto che il tritolo, dopo l’innesco****, passa allo stato gassoso ed espande rapidamente, spingendo e distruggendo quello che lo circonda, con quella che in gergo tecnico viene chiamata onda d’urto. È stato stimato che il rilascio di energia per un grammo di TNT avvenga in circa un milionesimo di secondo, ed è proprio questa enorme potenza che è in grado di distruggere materiali anche molto duri, come il cemento armato.

Non si può ottenere lo stesso effetto con i biscotti al cioccolato, invece, perché l’energia chimica in essi contenuta diventa accessibile solo dopo una serie di processi chimici lenti, che vanno sotto il nome di metabolismo, dalla digestione che in vari passaggi riduce in nutrienti contenuti nei biscotti in composti più elementari, alla reazione di combustione con l’ossigeno nella respirazione cellulare aerobica.

In sintesi, per estrarre l’energia contenuta nei biscotti abbiamo bisogno di una serie di passaggi e si tratta di processi generalmente lenti in cui intervengono anche diversi enzimi, mentre il tritolo contiene in sé tutto il “necessario” e basta innescarlo per dare rapida via all’esplosione di tutto il blocco di materiale.

Per cui, come ha chiosato in un suo libro il fisico Richard Muller: “If you want to destroy a building, you can do it with TNT. Or you could hire a group of teenagers, give them sledge hammers, and feed them cookies. Since the energy in chocolate chip cookies exceeds that in an equal weight of TNT, each gram of chocolate chip cookies will ultimately do more destruction than would each gram of TNT.” – mia libera traduzione: “Se volete distruggere un palazzo, potete farlo con il TNT. Oppure potete raccattare un branco di adolescenti, mettere loro in mano dei martelli e dar loro da mangiare dei biscotti. Dato che l’energia contenuta nei biscotti con gocce di cioccolato supera quella di un quantitativo analogo di TNT, ogni grammo di biscotti con gocce di cioccolato causerà in definitiva più distruzione di quanto farebbe ciascun grammo di TNT.”

Con questa immagine in mente, energetica, ma non esplosiva, potete ora tornare tranquillamente a mangiare i vostri biscotti al cioccolato.

 

Note:

*la tabella è stata tradotta dall’originale in inglese che trovate qui

**1 Caloria = 1000 Kcal

*** 1 cal = 4.18 J – nota nella nota: nella tabella è approssimato con 1 Caloria = 4200 J

**** il tritolo puro è in realtà un composto estremamente stabile, per cui, per amor di precisione, serve un detonatore per farlo esplodere.

 

Ulteriore nota: Sempre per amor di precisione, il valore di 5 Calorie per grammo di biscotti con gocce di cioccolato elencato in tabella non tiene in considerazione il contributo dell’aria, o meglio dell’ossigeno contenuto in essa, che come abbiamo detto interviene nel processo di respirazione cellulare aerobica. Se considerassimo anche questo contributo, l’energia per grammo scenderebbe da 5 a 2.5 Calorie, comunque sempre molto più elevata di quella del tritolo.

 


Bibliografia e ulteriori letture:

Physics and Technology for Future Presidents: An Introduction to the Essential Physics Every World Leader Needs to Know, di Richard A. Muller, Princeton University Press.

Immagine di copertina: Maris Kiselov by Shutterstock

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Author: Sara Turriziani

Dottore di Ricerca in Astronomia. Membro dell’American Astronomical Society. Molto curiosa, ama esplorare il mondo che la circonda. Appassionata dello spazio da sempre, studia i buchi neri.

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  • Mastro Cigliegia

    Non si può ottenere lo stesso effetto con i biscotti al cioccolato, invece, perché l’energia chimica in essi contenuta diventa accessibile solo dopo una serie di processi chimici lenti, che vanno sotto il nome di metabolismo

    Però immagino che se si riuscisse a far sì che anche i biscotti abbiano “tutto il necessario” (cioè anche il comburente) qualcosa si riuscirebbe ad ottenere: la combustione avverrebbe a velocità superiore senza i tempi del metabolismo.
    Ho il sospetto che inzuppando i biscotti in una soluzione satura di nitrato di potassio e lasciandoli asciugare, se proprio non si ha un esplosivo, si ottiene qualcosa che fa una gran bella fiammata: non molto di meno di quella ottenuta con la polvere da sparo.
    Chissà che un giorno non ci provi.

    • Luca

      Quando era facilmente acquistabile (in farmacia) mio padre “giocava” col clorato di potassio (KClO3 – comburente)
      unito allo zucchero… in questo video lo innescano con dell’acido (reazione con lo zucchero, calore, innesco) ma lui lo innescava semplicemente per urto e ci faceva delle botte non indifferenti… link-> https://www.youtube.com/watch?v=4zstDL47KDI

      nota in calce, mio padre lavorava in uno zuccherificio ed io ho avuto un’infanzia grandiosa