Effetto Marangoni: la fisica nascosta dietro le "lacrime" del vino nel bicchiere

Versate un buon Barolo in un calice ampio, fatelo roteare con un colpo di polso e poi appoggiate il bicchiere. Dopo qualche secondo, sulla parete sopra la superficie del vino comparirà un anello sottile di liquido che inizia a contrarsi in gocce: scivolano giù lente, come pioggia su un finestrino. Sono le celebri lacrime del vino, e sono anche uno dei più eleganti esperimenti di fisica che potete fare in cucina. Il fenomeno ha un nome — effetto Marangoni — e una storia che parte dall'Università di Pavia nel 1865 per arrivare ai pannelli solari di oggi.

Da Thomson a Marangoni: una scoperta in due tappe

Il primo a descrivere correttamente il fenomeno fu il fisico irlandese James Thomson, fratello maggiore di Lord Kelvin, nel 1855, in un articolo dal titolo On certain curious motions observable at the surfaces of wine and other alcoholic liquors. Dieci anni dopo, nel 1865, il fisico italiano Carlo Giuseppe Matteo Marangoni presentò all'Università di Pavia la propria tesi di dottorato, fornendo la formulazione termodinamica generale del fenomeno. Da allora il suo cognome è entrato nel vocabolario tecnico: come spiega la scheda divulgativa di COMSOL, ogni volta che esiste un gradiente di tensione superficiale lungo un'interfaccia tra due fluidi, il liquido si muove dalla zona a tensione minore verso quella a tensione maggiore.

Perché solo nei vini alcolici

Il vino è una miscela di acqua, etanolo e centinaia di altri composti. L'etanolo ha una tensione superficiale di circa 22 mN/m, l'acqua di 72 mN/m: tre volte e mezzo più alta. Lo descrive bene la voce dedicata su Wikipedia Tears of wine: per capillarità, un sottile film di vino risale la parete del bicchiere oltre la superficie. In quel film, l'alcol — più volatile dell'acqua — evapora più rapidamente. Risultato: il liquido superstite in alto diventa più ricco di acqua e quindi a tensione superficiale più alta. Questa zona «tira» fisicamente verso di sé il liquido sottostante, alimentando il flusso verso l'alto fino a quando la gravità non vince e il liquido ricade in goccioline.

Cosa hanno scoperto i fisici nel 2020

La spiegazione classica era considerata completa, ma uno studio pubblicato su Scientific Reports nel 2015 e una successiva indagine pubblicata da APS Physics hanno aggiunto un dettaglio sorprendente: il film non sale in modo uniforme, ma forma una onda d'urto di rarefazione — tecnicamente una reverse undercompressive shock wave — instabile per natura. È questa instabilità a far sì che il film, anziché restare un velo continuo, si rompa in tante gocce regolari che scivolano lungo la parete. In più, l'evaporazione raffredda il film di alcuni decimi di grado, e questo gradiente termico contribuisce anche lui al moto.

Dove l'effetto Marangoni lavora davvero (oltre il calice)

Le lacrime del vino sono una curiosità da osteria, ma il principio sotto è centrale in molti settori tecnologici:

• Stampa industriale: nelle inchiostrazioni a goccia, i flussi Marangoni controllano l'asciugatura e l'effetto «anello di caffè»;
• Microchip: durante il Marangoni drying dei wafer di silicio, un solvente meno polare viene introdotto sopra l'acqua per spingere via le microgoccioline residue senza lasciare aloni;
• Saldatura: in metallurgia, i gradienti termici sul bagno fuso generano flussi Marangoni che orientano la microstruttura del giunto;
• Aerosol e farmaci: la stabilità delle bolle nei polmoni dei neonati prematuri dipende dal surfattante, e il bilancio Marangoni è uno dei parametri studiati nelle terapie con tensioattivi sintetici;
• Microgravità: la scheda HTRI dedicata ai falling film ricorda che in assenza di gravità, l'effetto Marangoni diventa la forza dominante negli esperimenti spaziali della NASA.

Domande frequenti

Le lacrime indicano la qualità del vino? No. Indicano solo il contenuto alcolico: più gradazione, più lacrime. La qualità è altra cosa.

Funziona anche con altri liquidi? Sì, con qualsiasi miscela in cui i componenti abbiano tensioni superficiali e volatilità diverse: distillati, soluzioni di sapone, persino la grappa.

Perché un calice pulito è importante? Tracce di detersivo o di grasso alterano la tensione superficiale e «sopprimono» il flusso, facendo sembrare il vino senza lacrime.