Подумайте, коли востаннє вам було що святкувати. Якщо ви підсмажували щасливий випадок, ваш напій, ймовірно, був алкогольним - і міхуровим. Ви коли -небудь замислювалися, чому так приємно поглинути склянку чогось, що викликає серію мікровибухів у роті?

У склянці міхурового напою повно фізики, історії та культури. Ймовірно, ми вперше зіткнулися з газом разом із відкриттям алкоголю, оскільки і етанол, і вуглекислий газ (CO₂) газ є побічними продуктами бродіння. Виявляється, що пити газовані речовини заради задоволення - а не просто залишатися гідратованим - це те, що роблять тільки люди.

У Франції XVII століття бенедиктинський чернець Дом Періньйон значно вдосконалив те, що ми зараз знаємо як шампанське. Йому знадобилося багато років, щоб вдосконалити дизайн пляшки та пробки, здатний витримати високий тиск, який вимагав процес. У ігристих винах частина ферментації відбувається після розливу рідини. З моменту CO₂ не може вийти з закритого контейнера, тиск зростає всередині. У свою чергу, це призводить до того, що велика кількість газу фактично розчиняється у рідині, відповідно до закону Генрі - правила, згідно з яким кількість газу, який може бути розчинений у рідині, пропорційна тиску.

Серед іншого, закон Генрі пояснює, чому дайвери можуть захворіти на декомпресійну хворобу, якщо вони поспішно піднімаються на поверхню: на великій глибині тіло піддається високому тиску, а отже, гази розчиняються у крові та тканинах у високій концентрації. Потім, під час спливання, тиск повертається до рівня навколишнього середовища, так що газ «розчиняється» і вивільняється, утворюючи хворобливі, шкідливі бульбашки в тілі. Те ж саме відбувається, коли ми відкупорюємо пляшку шампанського: тиск раптово падає до свого атмосферного значення, рідина перенасичується вуглекислим газом - і вуаля, з’являються бульбашки!

З плином часу, коли рідина продовжує виділяти газ, розмір бульбашок зростає, а їх плавучість збільшується. Як тільки бульбашки стають достатньо великими, вони не можуть залишатися прилипаючими до мікроскопічних щілин у склі, де вони спочатку утворилися, і тому вони піднімаються на поверхню. Незабаром після цього утворюється нова бульбашка, і процес повторюється. Ось чому ви, напевно, спостерігали, як у келихах для шампанського утворюються ланцюжки бульбашок, - а також сумну тенденцію газованих напоїв через деякий час зійти.

Цікаво, що Жерар Лігер-Белер, професор хімічної фізики з Реймського університету Шампань-Арденна у Франції, відкритий що більшість газу, що втрачається в атмосфері ігристого вина, витікає не у вигляді бульбашок, а з поверхні рідини. Однак цей процес сильно посилюється завдяки тому, що бульбашки заохочувати шампанське текти в келиху. Насправді, якби не було бульбашок, то напій витратив би тижні, щоб втратити вуглекислий газ.

Привабливий бульбашковий характер шампанського можна знайти і в інших напоях. Що стосується пива та газованої води, бульбашки не надходять від ферментації, а вводяться штучно шляхом розливу рідини під високим тиском з надлишком кількостей вуглекислого газу. Знову ж таки, при відкритті газ не може залишатися розчиненим, тому з’являються бульбашки. Штучну карбонізацію насправді відкрив англійський хімік XVIII століття Джозеф Прістлі-більш відомий завдяки відкриттю кисню-під час дослідження методу збереження питної води на кораблях. Газована вода також зустрічається природним шляхом: у південно -французькому місті Верже - де розливається комерційна марка мінеральної води Perrier - підземне джерело води піддається впливу вуглекислого газу під високим тиском і виходить природним газом.

Коли газований напій багатий забрудненнями, які прилипають до поверхні, відомий як ПАР, бульбашки можуть не лопатися, коли вони досягають вершини, а накопичуються там у вигляді піни. Ось що дає пиву голову. У свою чергу, ця піна впливає на текстуру, відчуття рота та аромат напою. З більш фізичної точки зору, піна також ізолює напій, зберігаючи його холоднішим протягом тривалого часу і діючи як бар’єр для виходу вуглекислого газу. Цей ефект настільки важливий, що на стадіоні Доджер у Лос -Анджелесі пиво іноді подають зі штучною піною. Останнім часом дослідники мають відкритий ще один цікавий ефект: пінна головка запобігає розливу пива, коли людина йде з відкритою склянкою в руці.

Dнезважаючи на нашу тверду розуміння утворення бульбашок у напоях залишається питання: чому ми любимо напої з бульбашками? Відповідь залишається невловимою, але деякі останні дослідження можуть допомогти нам зрозуміти це. Взаємодія вуглекислого газу з деякими ферментами, що знаходяться в слині, викликає хімічну реакцію, яка виробляє вугільну кислоту. Вважається, що ця речовина стимулює деякі больові рецептори, подібні до тих, які активуються при дегустації гострої їжі. Тож здається, що так званий «укус карбонізації» - це якась пряна реакція - і людям (як не дивно) це подобається.

Наявність і розмір бульбашок можуть навіть вплинути на наше сприйняття смаку. У недавньому вивчення, Дослідники виявили, що люди могли відчути укус вугільної кислоти без бульбашок, але бульбашки змінили смак. Ми досі не маємо чіткого уявлення про механізм, за допомогою якого бульбашки впливають на смак, хоча виробники безалкогольних напоїв мають способи регулювати кількість газованості відповідно до солодкості та характеру напою. Бульбашки також впливати швидкість засвоєння алкоголю в організм - то правда, що газований напій змусить вас швидше відчувати сп’яніння.

Що стосується нас, все це дає чудовий привід говорити про фізику. Ми, звичайно, також насолоджуємось газованими напоями - але особисто ми святкуємо додавання нотки науки до предмета, щоб більшість людей могли до нього ставитися. Більше того, бульбашкові рідини мають багато практичних застосувань. Вони необхідні для деяких технік вилучення олія; для пояснення смертельних підводних вибухів відомий as лимнічні виверження; і для розуміння багатьох інших геологічних явищами, такі як вулкани та гейзери, на активність яких сильно впливає утворення та зростання бульбашок газу в рідині, що вивергається. Тож наступного разу, коли ви святкуватимете та відкинете склянку бульбашки, обов’язково знайте, що фізика сприяє збільшенню людського щастя. Салюд!

Про авторів

Роберто Зеніт - дослідник і професор техніки в Національному автономному університеті Мексики та член Американського фізичного товариства. Його роботи були опубліковані в Журнал механіки рідин та Фізичні оглядові рідини, Серед багатьох інших. 

Хав'єр Родрігес Родрігес - доцент Групи механіки рідин Мадридського університету Карлоса III. Його роботи з'явилися в Журнал механіки рідинсеред багатьох інших публікацій. 

Ця стаття була спочатку опублікована в геологічний період і була перевидана в рамках Creative Commons.

Суміжні книги

at InnerSelf Market і Amazon