Ajattele viimeistä kertaa, kun sinulla oli jotain juhlia. Jos paahdit onnellista tilaisuutta, juomasi oli luultavasti alkoholinen - ja kupliva. Oletko koskaan miettinyt, miksi se on niin nautittavaa ottaa lasillista jotain, joka laskee suuhun monenlaista mikro-puristusta?

Lasi kupillista juomaa on täynnä fysiikkaa, historiaa ja kulttuuria. Luultavasti havaitsimme ensin alkoholin löytämisen rinnalla, koska sekä etanoli että hiilidioksidi (CO₂) kaasu ovat käymisen sivutuotteita. Hiilihappoaineiden nauttiminen mielihyväksi - sen sijaan, että pysyisit vain hydratoituna - näyttää olevan vain ihmisen tekemä.

17th-luvulla Ranskassa Benedictine Monk Dom Pérignon hienosti mitä me nyt tunnemme samppanjana. Hän kesti monta vuotta täydentämään pullon ja korkin muotoilua, joka pystyi kestämään vaaditun prosessin korkeat paineet. Kuohuviinissä osa käymisestä tapahtuu sen jälkeen, kun neste on pullotettu. Koska CO₂ ei voi paeta suljetusta astiasta, paine rakenee sisälle. Tämä puolestaan ​​johtaa siihen, että suuret kaasumäärät todella liukenevat nesteeseen Henryn lain mukaisesti - sääntö, jossa todetaan, että nesteeseen liukenevan kaasun määrä on verrannollinen paineeseen.

Henryn laki selittää muun muassa, miksi sukeltajat voivat saada dekompressiotaudin, jos he nousevat ylöspäin pintaan: suurilla syvyyksillä keho altistuu suurelle paineelle ja siten kaasut liuotetaan veriin ja kudoksiin suurina pitoisuuksina. Sitten, kun pinnoitetaan, paine palaa ympäröivään tasoon siten, että kaasu ”liukenee” ja vapautuu muodostamaan kivuliaita, haitallisia kuplia kehossa. Sama tapahtuu, kun puretaan samppanjapulloa: paine putoaa yhtäkkiä takaisin ilmakehän arvoonsa, neste ylikyllästyy hiilidioksidilla - et voilà, kuplia syntyy!

Ajan myötä nesteen jatkuessa kaasua vapautuu, jolloin kuplien koko kasvaa ja niiden kelluvuus kasvaa. Kun kuplat ovat riittävän suuria, ne eivät voi jäädä kiinni lasin mikroskooppisiin rakoihin, joissa ne alun perin muodostuivat, ja ne nousevat pintaan. Pian sen jälkeen uusi kuplamuodot ja prosessi toistuvat. Siksi olet luultavasti havainnut samppanjalasit muodostavia kupaketjuja - sekä haisevien juomien taipumusta mennä tasaiseksi jonkin aikaa.

Gérard Liger-Belair, Reims Champagne-Ardennen yliopiston kemian fysiikan professori Ranskassa löysi että suurin osa kuohuviinien ilmakehään menetyistä kaasuista ei pääse kuplien, vaan nesteen pinnasta. Tämä prosessi on kuitenkin voimakkaasti parantunut kuplien tapaan kannustaa samppanja virtaa lasiin. Itse asiassa, jos kuplia ei olisi, se vie viikkoja, ennen kuin juoma menettää hiilidioksidin.

Myös muita juomia löytyy houkuttelevasta samppanjan kuplasta luonteesta. Kun kyseessä on olut ja hiilihapotettu vesi, kuplat eivät tule käymisestä, vaan ne lisätään keinotekoisesti pullottamalla neste korkeassa paineessa ylimäärällä hiilidioksidia. Kun taas avataan, kaasu ei voi pysyä liuenneena, joten kuplat syntyvät. Keinotekoinen hiilihappo havaittiin todellisuudessa 18th-luvun vuosisadan englantilainen kemisti Joseph Priestley, joka tunnetaan paremmin hapen löytämisestä, ja tutki samalla menetelmää juomaveden säilyttämiseksi aluksilla. Hiilihapottua vettä esiintyy myös luonnollisesti: Ranskan eteläisessä Vergèze-kaupungissa, jossa Perrier, kaupallinen kivennäisveden tuotemerkki, pullotetaan - maanalainen vesilähde altistuu hiilidioksidille korkeassa paineessa ja nousee luonnostaan ​​höyrystymään.

Kun hiilihappopitoinen juoma on runsaasti epäpuhtauksia, jotka tarttuvat pintaan, tunnetaan nimellä pinta-aktiiviset aineetkuplat eivät ehkä räjähtää, kun ne saavuttavat huipun, mutta kertyvät siellä vaahtona. Se antaa oluelle sen pään. Tämä vaahto puolestaan ​​vaikuttaa juoman koostumukseen, suuhun ja makuun. Fyysisemmästä näkökulmasta vaahto eristää myös juoman, pitäen sitä kylmempänä pidempään ja toimii esteenä hiilidioksidin poistumiselle. Tämä vaikutus on niin tärkeä, että Los Angelesin stadionissa Los Angelesissa olutta tarjotaan joskus keinotekoisen vaahdon päähän. Viime aikoina tutkijat ovat löysi toinen mielenkiintoinen vaikutus: vaahtopää estää olutta vuotamasta, kun kävelee avoimella lasilla kädessä.

Dhuolimatta kiinteästä ymmärtäminen juomien kuplien muodostuminen on edelleen kysymys: miksi pidämme juomista kuplia? Vastaus on edelleen vaikea, mutta jotkin tuoreet tutkimukset voivat auttaa meitä ymmärtämään. Hiilidioksidin ja tiettyjen syljen sisältämien entsyymien vuorovaikutus aiheuttaa kemiallisen reaktion, joka tuottaa hiilihappoa. Tämän aineen uskotaan stimuloivan joitakin kivun reseptoreita, jotka ovat samanlaisia ​​kuin mausteisen ruoan maistamisen yhteydessä. Niinpä näyttää siltä, ​​että niin sanottu "hiilihapon purema" on eräänlainen mausteinen reaktio - ja ihmiset (oudosti) näyttävät pitävän siitä.

Kuplien läsnäolo ja koko voivat jopa vaikuttaa meidän makuun. Tuoreessa tutkimuksen tutkijat havaitsivat, että ihmiset voivat kokea hiilihapon puremisen ilman kuplia, mutta kuplat muuttivat sitä, miten asiat maistuvat. Meillä ei vielä ole selkeää kuvaa mekanismista, jolla kuplat vaikuttavat makuun, vaikka virvoitusjuomien valmistajilla on keinoja säätää hiilihapon määrää juoman makeuden ja luonteen mukaan. Kuplat myös vaikuttaa nopeus, jolla alkoholi rinnastetaan kehoon - niin on totta, että kupliva juoma saa sinut tuntemaan itsesi inebriated nopeammin.

Kaikki tämä tarjoaa meille suuren tekosyyn puhua fysiikasta. Nautimme tietenkin myös kuplivia juomia - mutta henkilökohtaisesti juhlimme lisäämällä tieteen kosketusta aiheeseen niin, että useimmat ihmiset voivat liittyä siihen. Lisäksi kuplivilla nesteillä on monia käytännön sovelluksia. Ne ovat välttämättömiä joillekin tekniikoille, joita käytetään purkamiseen öljy; selittää kuolettavia vedenalaisia ​​räjähdyksiä tunnettu as limniset purkaukset; ja ymmärtää monia muita geologisia ilmiöitä, kuten tulivuoria ja geysirejä, joiden aktiivisuutta vaikuttaa voimakkaasti kaasukuplien muodostuminen ja kasvu purkautuvassa nesteessä. Niinpä, kun seuraavan kerran vietät ja koputat lasillisen kuplia, muista tietää, että fysiikka myötävaikuttaa ihmisten onnen summaan. Salud!

Tietoja kirjoittajista

Roberto Zenit on tutkija ja insinööriprofessori Meksikon kansallisessa yliopistossa ja amerikkalainen fyysinen yhteiskunta. Hänen työnsä on julkaistu Journal of Fluid Mechanics ja Fyysinen tarkastelu Nesteet, monien muiden joukossa. 

Javier Rodríguez Rodríguez on professori Carlos III: n Madridin yliopiston Fluid Mechanics -ryhmässä. Hänen työnsä on ilmestynyt Journal of Fluid Mechanics, monien muiden julkaisujen joukossa. 

Tämä artikkeli on alun perin julkaistu osoitteessa ikuisuus ja se on julkaistu uudelleen Creative Commonsissa.

Liittyvät kirjat

at InnerSelf Market ja Amazon