Uno degli elementi principali del cocktail è il ghiaccio e a questo si associano miscele di alcolici e analcolici, in fondo basati anch’essi sull’acqua.
Quindi il binomio acqua e ghiaccio pervade anche i momenti più spensierati della nostra vita.
Secondo il principio di Archimede, un corpo immerso in un fluido riceve una spinta dal basso verso l’alto pari al peso del fluido spostato.
Quindi un corpo galleggia quando è meno denso del fluido i cui è immerso.
Se osserviamo il nostro cocktail, noteremo che il ghiaccio galleggia nel bicchiere e questo perché l’acqua è un fluido straordinario che raggiunge la massima densità a circa 4 °C (per la precisione 3.8°C)

Figura n. 1

Ciò è il fondamento per cui la vita si preserva negli invasi d’acqua durante le fasi stagionali fredde. Dalla figura 1 si nota il netto calo di densità dell’acqua allo stato solido rispetto allo stato liquido. Nel ghiaccio le molecole d’acqua si pongono in una struttura ordinata esagonale, che occupa molto più spazio rispetto alla situazione disordinata dello stato liquido.

Figura n. 2

Chiamiamo F_{g} la forza peso del corpo immerso nel fluido (nel nostro caso il ghiaccio) e F_{\triangle l} la spinta del liquido spostato (nel nostro caso acqua). L’equazione (e1) pertanto diviene:

F_{\triangle l}=F_{g}

Possiamo dunque riscrivere le forze in gioco come segue (e2 e e3):

F_{\triangle l}=\triangle m_{l}a=a \rho_{l}\triangle V_{l}

F_{g}=m_{g}a=a \rho_{g}V_{g}

Dove \rho_{g} è la densità del ghiaccio, \rho_{l} la densità dell’acqua, \triangle V_{l} è il volume di acqua spostato e V_{g} il volume del ghiaccio.
Combinando le equazioni sin qui analizzate, possiamo scrivere (e4):

\triangle V_{l} = \frac{\rho_{g}V_{g}}{\rho_{l}}

Quindi quando il il ghiaccio entra nell’acqua sposta un volume \triangle V_{l} e il volume totale (acqua e ghiaccio) sarà dato dal volume iniziale (senza la presenza del ghiaccio – V_{base}) dell’acqua sommato proprio al volume spostato dal ghiaccio (e5):

V_{totale} = V_{base} + \triangle V_{l} = V_{base} + \frac{\rho_{g}V_{g}}{\rho_{l}}

Dalla e5 si evidenzia come il cambio di stato del ghiaccio non influisce sul livello finale dell’acqua. Ovvero l’acqua varia il suo livello nel contenitore (riflesso della variazione di volume) solo nel momento in cui il ghiaccio entra nell’acqua.
Un caso più concreto di quest’effetto lo si ha pensando alla variazione dei livello degli oceani a seguito della fusione del ghiaccio sulla superficie terrestre.
Se il ghiaccio è già sull’acqua (es. Polo Nord), la sua fusione non varierà il livello dell’oceano, che vice versa cambierà solo in seguito alla fusione del ghiaccio continentale (sia in frazione liquida che iceberg).

Dalla teoria alla pratica

Nel breve video che segue, facciamo la prova del nove di ciò che abbiamo appena scritto con un nostro specialissimo cocktail !
Si ringrazia Pagliarini Silvano per il supporto tecnologico e Davide Zamboni per la post-produzione.