L’aeratore in acquario: funzionamento e utilità

Velocità di scambio gassoso

Un importante fattore che influenza il contenuto di ossigeno e CO₂, in presenza di fauna e flora, è la velocità di scambio delle molecole tra liquido e gas.

Quanto più estesa è la superficie di contatto tra i due mezzi rispetto al volume, tanto maggiore è lo scambio e tanto più i gas disciolti resteranno vicini ai valori di saturazione.

Vediamo un esempio, tre vasche con forme differenti:
In acqua sterile, priva di forme di vita, in tutte le vasche verrebbe raggiunto all’equilibrio lo stesso valore di saturazione, ma in tempi diversi: più velocemente nella prima e più lentamente nella terza, dove la superficie di scambio è inferiore.
Nella seconda vasca, che può esemplificare un acquario con coperchio, il processo sarà comunque più rapido della terza: infatti la strozzatura riguarda solo l’aria, dove la diffusività di ossigeno e CO₂ è circa diecimila volte maggiore di quella in acqua.

In presenza di attività biologica che consumi o produca ossigeno/CO₂ (respirazione o fotosintesi), nella prima e nella seconda vasca i valori si manterranno più vicini a quelli di saturazione rispetto al terzo caso.

Un accumulo di polvere, grassi, proteine, o magari batteri sullo strato superficiale della vasca di sinistra, la farà tendere in termini di scambio a quella di destra, perché questa pellicola ostacola lo scambio.

Del resto, la tensione superficiale dell’acqua (quella forza di coesione che tiene unite le molecole dello strato limite) permette di far «appoggiare» su tale strato la polvere, ma anche oggetti ben più grandi e pesanti dei batteri!

Un movimento dell’acqua che riesce ad infrangere questo strato superficiale favorisce molto lo scambio, perché disperde l’eventuale accumulo che agisce da barriera e aumenta, al contempo, la superficie stessa di scambio.

Correnti al di sotto del pelo d’acqua, anche se non infrangono la superficie, favoriscono ugualmente lo scambio perché spostano l’acqua arricchita di gas lasciando spazio ad acqua più povera proveniente dalle zone sottostanti, accelerando quindi il naturale processo di diffusione.

Il vento compie lo stesso lavoro, ma dal lato superiore!

Facciamo un esempio…

Possiamo riproporre i concetti esposti in questo capitolo con un esempio.

Immaginiamo che un gruppo numeroso di ragazzi si divida per gioco in due squadre, disponendosi in due aree separate da un muretto, con l’obiettivo di invadere lo spazio della squadra avversaria nel minor tempo possibile.
La lunghezza del muretto simboleggia l’estensione della superficie di scambio tra aria e acqua nella vasca.
Se il confine è molto corto (equivalente alla strettoia nella terza vasca), si formano code e calca da entrambi i lati, che allungano il tempo necessario a completare il gioco.
Il coperchio presente nella seconda vasca equivale ad un confine stretto, ma meno di quanto le ridotte dimensioni del foro possano far presumere.

Il muretto simboleggia la pellicola superficiale che può formarsi in acque stagnanti.
Smuovere e rompere la superficie dell’acqua in vasca equivale a ridurre l’altezza del muretto, fino ad abbatterlo, velocizzando il passaggio nel campo avversario.

Una corrente d’acqua sotto la superficie e il vento sopra di essa equivalgono ad un servizio taxi: allontana velocemente dall’ingorgo i ragazzi che hanno appena attraversato il confine e avvicina quelli che erano rimasti più indietro, accelerando il passaggio di tutti i componenti.

Infine, l’incessante attività metabolica di fauna e flora in acquario equivale, in termini di consumo e produzione di ossigeno, ad una continua aggiunta di nuovi partecipanti a gioco in corso, mentre contemporaneamente altri ne escono definitivamente. Il gioco potrà quindi prolungarsi e il numero di componenti delle squadre potrà risultare stabilmente inferiore o superiore a quello iniziale.