L'uovo inghiottito dalla bottiglia

Cosa imparerà

• Che l'aria esiste, pesa e spinge in tutte le direzioni (≈ 10 tonnellate per metro quadrato).
• Che l'aria calda si espande e quella fredda si contrae: quando cambia la temperatura cambia la pressione.
• Che a muovere l'uovo non è un «risucchio» da dentro, ma la spinta dell'aria esterna, che è maggiore.
• A scegliere materiali che si adattino: l'uovo deve essere solo un po' più largo dell'imboccatura.

Prepara prima

• Cuoci le uova 10 minuti da quando l'acqua bolle, raffreddale 5 minuti in acqua fredda e sgusciale con attenzione: devono restare intere e lisce.
• Stampa i calibri A e B su cartoncino al 100 % e ritagliali.
• Misura l'imboccatura delle bottiglie che hai con il calibro A e tieni una da 30–38 mm.
• Taglia 3 strisce di carta di 25 × 100 mm e piegale a fisarmonica ogni 1 cm.
• Lavora nel lavello o sopra una teglia metallica, senza fogli né strofinacci vicino.

Materiali e attrezzi

• Uova — 2–3 (per ripetere)
  taglia M (53–63 g, Ø ≈ 42–44 mm) o S se l'imboccatura è stretta (≤ 32 mm)
• Bottiglia di vetro a imboccatura media — 1
  0,5–1 L, imboccatura di Ø interno 30–38 mm (bottiglia di vetro del latte, del succo o del frullato)
• Carta da stampante — 2–3 strisce di 25 × 100 mm
  80 g/m², non plastificata
• Fiammiferi lunghi — 1 scatola
  da camino (10 cm) o accendino da cucina
• Olio da cucina — 1 goccia
  per lubrificare l'imboccatura della bottiglia
• Cartoncino — 1 foglio A4
  200 g/m², per i due calibri

Attrezzi

• Pentolino e fornello — cuocere le uova 10 min adulto
• Pinza da cucina lunga — tenere la carta accesa e farla cadere nella bottiglia adulto
• Teglia metallica o lavello — superficie sicura per lavorare con fuoco e vetro
• Forbici e righello — tagliare le strisce di carta e i calibri
• Cronometro (cellulare) — misurare quanto ci mette l'uovo a entrare

Pezzi e sagome

• A · Calibro conico per misurare l'imboccatura ×1 — cartoncino 200 g/m²
• B · Calibro a fori per misurare l'uovo ×1 — cartoncino 200 g/m²
• C · Striscia di carta combustibile ×3 — carta da stampante 80 g/m²

Passo passo

1. Cuoci e sguscia l'uovo adulto

   Metti l'uovo in un pentolino con acqua fredda, portalo a ebollizione e cuocilo 10 minuti. Raffreddalo 5 minuti in acqua fredda e sguscialo intero, senza strappare pezzi di albume.

   Trucco: Le uova di qualche giorno si sgusciano meglio di quelle appena comprate.

2. Misura l'imboccatura della bottiglia

   Infila il calibro A di taglio nell'imboccatura della bottiglia finché non tocca i due lati e leggi la misura. Ti serve un'imboccatura da 30 a 38 mm di diametro interno.

   Verifica: Se misura meno di 30 mm o più di 38 mm, cerca un'altra bottiglia: con meno l'uovo non passa e con più cade dentro da solo.

3. Misura l'uovo

   Fai passare l'uovo di lato attraverso i fori del calibro B. Annota il foro più piccolo da cui passa: l'uovo misura quello o un po' meno, ma più del foro precedente, da cui non passa. Deve essere da 4 a 10 mm più grande dell'imboccatura.

   Verifica: Esempio: imboccatura di 35 mm e uovo di 42 mm: perfetto.

4. Verifica che non entri da solo

   Bagna l'uovo con acqua e appoggialo di punta (la parte stretta in basso) sull'imboccatura della bottiglia. Deve restare appoggiato senza cadere, chiudendo tutta l'imboccatura.

   Verifica: Se cade dentro da solo, l'imboccatura è troppo larga. Se traballa lasciando uno spazio, l'uovo è troppo grande o sgusciato male.

5. Ungi l'imboccatura

   Togli l'uovo e passa con il dito una goccia d'olio sul bordo interno dell'imboccatura della bottiglia. Così l'uovo sigilla meglio e scivola senza rompersi.

6. Prepara la striscia di carta

   Taglia una striscia di carta di 25 × 100 mm (sagoma C) e piegala a fisarmonica ogni 1 cm. Tieni l'uovo bagnato a portata di mano, vicino alla bottiglia.

7. Accendi e fai cadere la carta adulto

   Con la bottiglia in piedi sulla teglia, l'adulto tiene la striscia con una pinza da cucina lunga, la accende da un'estremità e, quando brucia bene (1–2 s), la lascia cadere dentro la bottiglia.

8. Appoggia subito l'uovo

   Entro 3 secondi, mentre la carta brucia ancora, appoggia l'uovo di punta sull'imboccatura e togli le mani. Non spingerlo.

   Trucco: È normale che all'inizio l'uovo faccia qualche saltello: è l'aria calda che scappa dai lati.

9. Osserva e cronometra

   Cronometra da quando appoggi l'uovo. La fiamma si spegne in pochi secondi, l'aria si raffredda e l'uovo si allunga e scivola dentro di colpo, di solito in 3–10 secondi.

   Verifica: Se in 30 secondi non è entrato, guarda la tabella dei problemi e ripeti con un'altra striscia.

10. Tira fuori l'uovo adulto

    Capovolgi la bottiglia sopra il lavello e muovila finché l'uovo non scende alla spalla e infila la punta stretta nel collo, chiudendolo. Versa acqua calda del rubinetto (circa 50 °C) sul corpo della bottiglia per 30–60 secondi: l'aria dentro si espande e spinge fuori l'uovo.

    Trucco: Un altro modo: con la bottiglia capovolta e la punta dell'uovo nel collo, soffia forte dentro da un lato dell'uovo e allontana la bocca.

11. Metti in ordine

    Butta l'uovo usato nell'umido (ha toccato la cenere: non mangiarlo). Lava la bottiglia con acqua calda e sapone per togliere la fuliggine e l'olio.

Funziona? La prova

Con una bottiglia con imboccatura da 30–38 mm e un uovo bagnato 4–10 mm più largo, fai cadere la striscia accesa e appoggia l'uovo entro 3 s.

Cosa deve succedere: L'uovo saltella un paio di volte, si ferma, si allunga come una clessidra e cade dentro con un «plop» tra 3 e 10 s dopo averlo appoggiato.

Se qualcosa non va

• L'uovo non entra — È stato appoggiato tardi (l'aria si era già raffreddata) oppure c'è uno spazio da cui entra aria. Soluzione: Appoggia l'uovo entro 3 s, bagnato, e verifica che chiuda tutta l'imboccatura. Ungi l'imboccatura con olio.
• L'uovo resta a metà nel collo — L'uovo è troppo grande per l'imboccatura (più di 10 mm di differenza). Soluzione: Usa un uovo più piccolo (taglia S) o una bottiglia con imboccatura più larga. Per tirarlo fuori, usa l'acqua calda.
• L'uovo entra ma si rompe — Sgusciato male (con crepe) o poco cotto. Soluzione: Cuocilo per tutti i 10 minuti e sguscialo con attenzione sotto il rubinetto.
• La carta si spegne appena cade — È caduta piatta o spenta, oppure la striscia è troppo piccola. Soluzione: Aspetta che bruci bene prima di lasciarla e usa la striscia piegata a fisarmonica.
• L'uovo cade dentro da solo, senza fuoco — L'imboccatura è troppo larga. Soluzione: Cerca una bottiglia con l'imboccatura più stretta (misurala con il calibro A) o usa un uovo più grande.

Sicurezza

• Il fuoco lo maneggia sempre un adulto, con una pinza lunga, sopra una teglia metallica o il lavello, lontano da tende e fogli. Capelli legati.
• Non avvicinare la faccia all'imboccatura della bottiglia mentre la carta brucia.
• Vetro: non versare acqua bollente e non mettere di colpo la bottiglia fredda sotto acqua molto calda; usa acqua del rubinetto tiepida-calda (≤ 50 °C). Se la bottiglia ha crepe o scheggiature, non usarla.
• Se la bottiglia si rompe, i vetri li raccoglie un adulto con guanti e scopa.
• Non mangiare l'uovo dell'esperimento: è stato a contatto con cenere e fuliggine.

La scienza che c'è dietro

Per i bambini

L'aria non si vede, ma spinge sempre da tutte le parti, come se fossimo sul fondo di una piscina d'aria. Quando la carta brucia, scalda l'aria nella bottiglia; l'aria calda si allarga e un po' scappa fuori. Poi chiudi con l'uovo, il fuoco si spegne e l'aria dentro si raffredda e si restringe: dentro resta un'aria più «debole» di quella fuori. Allora l'aria di fuori, che spinge più forte, preme l'uovo verso l'interno finché non lo fa entrare nella bottiglia. Non è la bottiglia che risucchia l'uovo: è l'aria di fuori che lo spinge!

Per l'adulto

L'atmosfera esercita ≈ 101 kPa su tutte le superfici. La carta che brucia scalda l'aria nella bottiglia, che si dilata (legge di Charles, V ∝ T a pressione costante) e in parte esce; i saltelli iniziali dell'uovo sono questa fuoriuscita di gas. Chiusa la bottiglia, l'ossigeno disponibile si esaurisce e la fiamma si spegne; il gas rinchiuso si raffredda a contatto con il vetro e, a volume costante, la sua pressione cala in proporzione alla temperatura assoluta (legge di Gay-Lussac). Se l'aria passa in media da ≈ 340 K a 300 K, la pressione interna cala di ≈ 12 %, circa 12 kPa. Su un'imboccatura di Ø 35 mm (area ≈ 9,6 cm²) questo dà una forza netta di ≈ 11 N, il peso di poco più di 1 kg, sufficiente a deformare un uovo sodo (elastico) e farlo entrare. Il consumo di O2 contribuisce pochissimo, perché la combustione produce CO2 e vapore in quantità paragonabile; il vapore che condensa invece aggiunge un po' di depressione. Per tirarlo fuori si inverte il processo: scaldare la bottiglia con l'uovo nel collo aumenta la pressione interna e lo espelle. Stesso principio delle ventose, delle pompe a vuoto o delle lattine che si accartocciano raffreddandosi.

• pressione atmosferica: la spinta dell'aria che ci circonda su tutte le cose.
• dilatazione: aumento di volume di un gas (o di un'altra cosa) quando si scalda.
• contrazione: diminuzione di volume quando si raffredda.
• vuoto parziale: spazio con meno aria (meno pressione) di quello fuori.
• sigillare: chiudere del tutto perché l'aria non passi.

Per età

• 5–7 anni: L'adulto cuoce, accende e fa cadere la carta. Il bambino bagna l'uovo e lo appoggia sull'imboccatura quando l'adulto dice «via!», e poi conta i secondi. Spiegazione: «l'aria di fuori spinge».
• 8–10 anni: Misurano imboccatura e uovo con i calibri, preparano le strisce, appoggiano l'uovo e cronometrano. Fanno l'esperimento con l'acqua calda al posto del fuoco.
• 11–12 anni: Calcolano la forza dell'aria sull'imboccatura (F = ΔP × area) per vari valori di temperatura e confrontano le bottiglie. Spiegano perché l'estrazione con l'acqua calda funziona.

In gruppo o in classe

Dimostrazione dell'adulto davanti alla classe con il fuoco, e poi postazioni da 4 alunni con la versione ad acqua calda (più sicura): per postazione 1 bottiglia misurata, 2 uova sgusciate, thermos con acqua a 50 °C, calibri A e B e cronometro. 40 min: previsione (5), dimostrazione (5), postazioni (20), discussione comune (10). Cuoci le uova il giorno prima.

Sfide

• Fai entrare l'uovo usando solo acqua calda e fredda, senza fuoco, in meno di 30 secondi.
• Tira fuori l'uovo intero senza soffiare né romperlo, usando solo acqua calda.
• Calcola che forza farebbe l'aria su un'imboccatura larga il doppio con la stessa differenza di pressione.
• Accartoccia una lattina vuota scaldandoci dentro un po' d'acqua e capovolgendola in acqua fredda (solo con un adulto e una pinza).

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