Pagina 82 - Energia & Ambiente n.10
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IMPRONTE
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n.10 maggio 2013
Schott (1608-1666). Ehrenfried Walther von
Tschirnhaus (1651-1708), dalla nativa Sassonia
intraprese un viaggio in Europa per visitare
scienziati del tempo e costruttori di specchi
ustori. A Parigi vide in funzione e assistette
ad esperimenti di fusione di minerali con uno
specchio costruito a Lione da François Villette
(1621-1698); era probabilmente lo stesso
specchio, del diametro di 75 centimetri, che
Villette aveva venduto a Luigi XIV (che regnò dal
1643 al 1715) per il Giardino del Re. Tschirnhaus
andò poi a Lione a conoscere di persona il
famoso costruttore. Continuando il suo viaggio
incontrò a Milano il canonico Manfredo Settala
(1600-1680) che, in un suo laboratorio a Milano,
costruiva specchi ustori che furono esposti nel
suo ‘museo delle meraviglie’, poi in gran parte
disperso. Dopo aver incontrato Kirchner a Roma,
Tschirnhaus tornò in patria e si dedicò lui stesso
alla costruzione di specchi e lenti ustori.
Una lente ustoria fu usata a Firenze da
Giuseppe Averani (1662-1738) e Cipriano
Targioni (1672-1748) per il celebre esperimento
del 1694 che mostrò che un diamante, posto nel
fuoco della lente, ‘scompariva’ il che apriva le
porte alla soluzione del problema della natura
del diamante, fino allora ritenuto assolutamente
inattaccabile. Il matematico francese Jacques
Cassini (1677-1756), astronomo ufficiale
dell’Osservatorio di Parigi, costruì uno specchio
solare, per la delizia del re di Francia Luigi
XV (che regnò dal 1715 al 1774), riuscendo
a ottenere temperature superiori a 1.000 °C.
Cassini riuscì a fondere l’argento al punto da
renderlo così fluido da scorrere in sottili fili che
vennero solidificati per immersione in acqua
fredda.
L’energia solare per studiare le reazioni
chimiche
L’utilizzazione dell’energia solare per lo studio
di reazioni chimiche ebbe una svolta con il fisico
e chimico inglese Joseph Priestley (1733-1804)
il quale, nel 1744, usò una lente ustoria per
scaldare dell’ossido mercurico e analizzare il
gas che si formava durante il riscaldamento;
grazie all’energia solare fu così possibile per la
prima volta scoprire l’esistenza dell’ossigeno
che permise a Priestley di concludere che l’aria
non è una sostanza semplice, ma è composta di
ossigeno e di altri gas.
La scoperta dell’ossigeno da parte di Priestley
fu oggetto di controversie perché negli stessi
anni il grande chimico francese Antoine Lavoisier
(1743-1794) condusse lo stesso esperimento di
decomposizione ‘solare’ dell’ossido mercurico
riuscendo anche a misurare la quantità di
ossigeno che si liberava. L’esperimento fu
possibile con un forno solare costituito da una
lente formata da due recipienti di vetro convesso
pieni di alcol. Insieme ad una lente solida più
piccola il forno raggiungeva la temperatura di
1.400 °C. Lavoisier riconobbe che la temperatura
ottenibile col calore solare era maggiore di
quella ottenibile con altre fonti di calore. Sarebbe
troppo lunga, anche se meriterebbe di essere
fatta, una rassegna delle tante persone che, nel
Settecento, costruirono specchi solari e di quelle
che li usarono per i loro esperimenti scientifici.
Sta di fatto che in questo secolo esisteva una
produzione, ad opera in parte degli scienziati,
in parte di artigiani, di specchi solari di diversa
natura; talvolta di rame levigato, talvolta rivestiti
di sottili strati di oro. Questi specchi venivano
prestati da una città all’altra e anche venduti;
molti signori si vantavano di possederne e di
mostrarne uno e gli esperimenti con specchi
solari avvenivano nelle riunioni delle accademie
o come spettacoli per le persone colte e curiose.
Merita di essere citata la monografia di Carlo
Zamparelli, inedita ma pubblicata in due puntate
nel sito del Gruppo per la Storia dell’Energia
Solare,
prima parte
na breve storia della
concentrazione dell’energia solare mediante
specchi, da Archimede ai tempi nostri; la
seconda parte
è dedicata ad una analisi critica della leggenda
degli specchi ustori di Archimede.
La svolta: i collettori solari a bassa
temperatura
Nella metà del Settecento si ha una svolta nella
tecnologia solare; fino allora l’energia del Sole
era stata utilizzata concentrandola mediante
specchi o lenti ustorie per raggiungere quelle
elevate temperature che non era allora possibile
raggiungere con altri metodi; con lo studioso
svizzero Horace Bénédict de Saussure (1740-
1799), alpinista, geologo, naturalista, comincia
l’era dei collettori solari a bassa temperatura.
Partendo dall’osservazione di quanto avviene
nelle serre, che cominciavano a diffondersi nei
giardini europei, de Saussure nel 1767 descrisse
la possibilità di ottenere del calore in un
recipiente chiuso, isolato termicamente, coperto
da una superficie di vetro. Il calore solare viene
intrappolato all’interno del recipiente la cui aria
si scalda. È il principio degli attuali collettori
solari usati per scaldare l’acqua, ma anche
l’aria all’interno degli edifici. Più tardi sarebbe
stato chiarito che il fenomeno è basato sul fatto
che la lastra di vetro trasmette la radiazione
solare visibile in entrata, ma non lascia uscire
la radiazione infrarossa emessa dall’aria calda
interna. Con la sua scatola termica de Saussure
osservò che il fondo della scatola raggiungeva
una temperatura superiore a 100°C.
Con la fine del Settecento si chiude anche una
parte della storia dell’utilizzazione dell’energia
solare. L’Ottocento si apre con nuove scoperte,
fra cui quelle dell’effetto fotovoltaico e l’uso degli
specchi solari non più per esperimenti, ma per
azionare macchine, cioè come fonte di energia
in senso moderno.
Esperimento di Lavoisier
