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La gomma nel XIX secolo
<div style="text-align: justify;">Nel corso del XIX secolo la gomma conobbe una trasformazione radicale: da curiosità esotica importata dall’Amazzonia divenne un materiale industriale di primaria importanza, e questa evoluzione fu strettamente legata alla progressiva scoperta della sua natura chimica e del suo singolare comportamento fisico.</div> <div style="text-align: justify;">Conosciuta in Europa come “caoutchouc”, la gomma era apprezzata per la sua elasticità e impermeabilità, ma in pratica risultava instabile: alle basse temperature invernali si irrigidiva e si crepava, mentre al caldo estivo si ammorbidiva, diventava appiccicosa ed emanava cattivo odore. Questa inaffidabilità ne limitava fortemente l’uso proprio nel momento in cui l’industrializzazione generava una crescente domanda di tessuti impermeabili, tubazioni flessibili e materiali isolanti per le nuove reti di trasporto e comunicazione.</div> <div style="text-align: justify;">La chimica fornì una prima chiave di lettura: nel 1826 Michael Faraday eseguì la prima analisi rigorosa della gomma e dimostrò che, nonostante le sue peculiarità, essa era un composto chimico definito, costituito quasi esclusivamente da carbonio e idrogeno nel rapporto C5H8. Pur senza poter chiarire la disposizione molecolare, il lavoro di Faraday stabilì che la gomma non era una miscela indefinita ma una sostanza vera e propria, incoraggiando le ricerche successive che avrebbero identificato nell’isoprene la sua unità fondamentale.</div> <div style="text-align: justify;">Sul piano industriale la svolta decisiva venne dalla scoperta della vulcanizzazione ad opera di Charles Goodyear nel 1839, brevettata nel 1844, che grazie alla combinazione della gomma con zolfo produsse un materiale capace di mantenere l’elasticità in un ampio intervallo di temperature, resistente al degrado e adatto a un impiego stabile. La vulcanizzazione non solo rivoluzionò la manifattura — consentendo lo sviluppo di calzature, indumenti impermeabili, cavi telegrafici e in seguito pneumatici — ma rese la gomma anche un campione stabile per la ricerca scientifica, creando un ponte tra innovazione tecnologica e indagine chimica: l’industria guadagnava un materiale utilizzabile, mentre il laboratorio otteneva un oggetto di studio riproducibile. In questa sinergia tra bisogno industriale e ricerca scientifica, il XIX secolo gettò le basi della gomma come materia prima insieme pratica ed enigmatica.</div> <div> </div> <div style="text-align: justify;">Parallelamente a questi progressi chimici e industriali si sviluppò l’esplorazione delle proprietà fisiche della gomma, soprattutto della sua peculiare elasticità, che sfidava ogni confronto con i metalli e i solidi cristallini. Il primo passo significativo risale al 1805, quando John Gough osservò che una striscia di gomma, se stirata, si riscaldava e, se lasciata contrarre, si raffreddava, mentre riscaldandola sotto tensione si accorciava invece di allungarsi. Con esperimenti tanto semplici quanto ingegnosi, Gough mise in luce un fenomeno termoelastico del tutto anomalo, che più tardi sarebbe stato conosciuto come effetto Gough–Joule.</div> <div style="text-align: justify;">Cinquant’anni dopo William Thomson, futuro Lord Kelvin, ipotizzò invece, in un articolo sul <em>Quarterly Journal of Mathematics</em>, che una banda di gomma stirata dovesse raffreddarsi, giungendo a una previsione in netto contrasto con i dati di Gough.</div> <div style="text-align: justify;">A risolvere la questione fu James Prescott Joule, che nel 1859 pubblicò sul <em>Philosophical Transactions of the Royal Society</em> il saggio "<em>On Some Thermo-Dynamic Properties of Solids</em>", estendendo le sue celebri ricerche sull’equivalenza tra calore e lavoro meccanico a questo materiale così singolare. Joule, servendosi di moltiplicatori termoelettrici di grande sensibilità, con giunzioni rame–ferro inserite in strisce e colonne di gomma naturale e vulcanizzata, riuscì a misurare variazioni di temperatura dell’ordine di millesimi di grado durante trazioni e compressioni controllate. I suoi esperimenti dimostrarono in modo inequivocabile che sotto deboli tensioni la gomma mostrava effetti trascurabili o addirittura un lieve raffreddamento, ma oltre una soglia critica lo stiramento produceva calore in quantità crescente con l’allungamento, fino a quasi un grado Celsius in prossimità della rottura. Il rilascio della tensione assorbiva la stessa quantità di calore, mentre una striscia tesa, se riscaldata, si accorciava, prova che la forza elastica della gomma aumenta con la temperatura, contrariamente ai solidi ordinari. Con la gomma vulcanizzata Joule determinò un calore specifico di circa 0,415, misurò un coefficiente di dilatazione eccezionalmente elevato e osservò una lieve diminuzione della densità sotto tensione. Negli esperimenti di compressione riscontrò ancora una volta riscaldamento in carico e raffreddamento in scarico, con effetti sproporzionati all’aumento di pressione, e notò che anche dopo deformazioni severe il materiale poteva recuperare la forma se immerso in acqua calda, una resilienza sconosciuta ai solidi cristallini. Confrontando questi risultati con i comportamenti convenzionali di metalli, legni e altre sostanze, Joule rese evidente quanto straordinaria fosse la natura della gomma. In questo modo egli confermò sperimentalmente la scoperta di Gough e corresse la previsione errata di Kelvin, trasformando una curiosità empirica in una legge fisica riproducibile.</div> <div> </div> <div>Sebbene né Faraday né Gough, Kelvin o Joule disponessero ancora della cornice concettuale che solo nel XX secolo avrebbe identificato la gomma come una rete di lunghe catene polimeriche la cui entropia configura la forza elastica, le loro ricerche del XIX secolo furono decisive: Faraday con l’analisi chimica, Goodyear con la vulcanizzazione, Gough con la prima osservazione sperimentale e Joule con lo studio termodinamico. Insieme essi trasformarono la gomma da curiosità instabile a merce industriale indispensabile e problema scientifico fondamentale, gettando le basi per la successiva teoria statistica dell’elasticità delle macromolecole.</div>
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