فکر می کنید آخرین بار که چیزی داشتید جشن بگیرید. اگر طلسم خوبی را تحویل گرفتید، نوشیدنی شما احتمالا الکل بود و حباب. آیا تا به حال فکر کرده اید چرا اینقدر لذت بخش است که یک لیوان از چیزی را که یک سری از microexplosions ها را در دهان خود قرار می دهد، جذب کند؟
یک لیوان نوشیدنی پر از فیزیک، تاریخ و فرهنگ است. ما احتمالا در ابتدا با کشف الکل مواجه شدیم، زیرا هر دو اتانول و دی اکسید کربن (CO2) گاز فرآورده های جانبی است. نوشیدن مواد گازدار برای لذت - به جای صرفا ماند هیدراته - به نظر می رسد چیزی است که تنها انسان انجام می دهد.
در فرانسه قرن 17th، پادشاه بنیادین Dom Pérignon تا حد زیادی تصفیه شده آنچه که ما در حال حاضر به عنوان شامپاین می دانیم. او چندین سال طول کشید تا یک طراحی بطری و چوب پنبه ای را که می توانست با فشارهای بالا که فرآیند مورد نیاز است مقاومت کند. در شراب مشروب، بخشی از تخمیر پس از مایع بطری، اتفاق می افتد. از آنجا که CO2 نمیتواند از ظرف بسته بگریزد، فشار ایجاد شده در داخل است. به نوبه خود، طبق قانون هنری، مقدار مقادیر زیادی گاز در واقع به مایع تبدیل شده است. این قانون حاکی است که مقدار گاز که در یک مایع حل می شود متناسب با فشار است.
از دیگر موارد، قانون هنری توضیح می دهد که چرا غواصان می توانند بیماری خود را از حالت فشرده خارج کنند، در صورتی که سطح صعود خود را به سطح می رسانند: در عمق زیاد، بدن در معرض فشار بالا قرار می گیرد و در نتیجه، گازها در خون و بافت در غلظت بالا حل می شوند. سپس، هنگامی که در پوشش قرار می گیرد، فشار به سطح محیط باز می گردد، به طوری که گاز 'exsolves' و آزاد می شود تا حباب های دردناک و مضر در بدن ایجاد شود. همین اتفاق می افتد زمانی که ما یک بطری شامپاین را باز می کنیم: فشار به طور ناگهانی به مقدار جوی خود می افتد، مایع با دی اکسید کربن اشباع می شود - وووالاحباب ظاهر می شود!
با گذشت زمان، به عنوان مایع ادامه گاز آزاد، اندازه حباب ها رشد می کند و افزایش شیب آنها افزایش می یابد. هنگامی که حبابها به اندازه کافی بزرگ میشوند، نمیتوانند به شکاف میکروسکوپی شیشه ای که در آنها در اصل تشکیل شدهاند، گیر کرده و به سطح برسند. به زودی پس از آن، یک فرم جدید حباب و روند خود را تکرار می کند. به همین دلیل است که شما احتمالا زنجیرهای حباب در عینک های شامپاین را تشکیل داده اید - و همچنین گرایش غم انگیز نوشیدنی های نوشیدنی بعد از مدتی به مسطح می رسد.
جذاب تر، جرارد لیگر Belair، استاد فیزیک شیمی در دانشگاه ریمز شامپاین آردن در فرانسه، کشف که بیشتر گاز به اتمسفر در شراب اشباع شده از طریق حباب فرار نمی کند، بلکه از سطح مایع است. با این حال، این فرایند با حباب ها بسیار افزایش می یابد تشویق شامپاین در لیوان جریان دارد. در حقیقت، اگر هیچ حبابی وجود نداشته باشد، هفته ها برای نوشیدن دی اکسید کربن از بین می رود.
شخصیت شگفت انگیزی جذاب از شامپاین نیز در سایر نوشیدنی ها یافت می شود. هنگامی که به آبجو و آب گازدار می آید، حباب ها از تخمیر نمی آیند، اما بوسیله بتلنج مایع در فشار بالا با مقدار بیش از حد دی اکسید کربن، به صورت مصنوعی معرفی می شوند. باز هم، زمانی که باز می شود، گاز نمی تواند مانع شود، بنابراین حباب ظاهر می شود. کربناته مصنوعی در واقع توسط شیمیدان انگلیسی قرن 18th، جوزف پریستلی، شناخته شدهتر برای کشف اکسیژن بود، در حال بررسی روش برای حفظ آب آشامیدنی در کشتیها بود. آب کربن نیز به طور طبیعی اتفاق می افتد: در شهر فرانسوی Vergèze جنوبی - که در آن Perrier، نام تجاری تجاری آب معدنی، بطری شده است - یک منبع آب زیرزمینی در معرض دی اکسید کربن با فشار بالا است و به طور طبیعی ظاهر می شود.
هنگامی که یک نوشیدنی گازدار غنی از آلاینده ها است که به سطح می چسبد، به نام سورفکتانت ها، حباب ممکن است هنگامی که آنها به بالای صفحه برسد، انفجار پیدا نکنند اما به عنوان فوم تجمع پیدا می کنند. این چیزی است که آبجو به آن می دهد. به نوبه خود، این فوم بر بافت، احساس دهان و طعم نوشیدنی تاثیر می گذارد. از دیدگاه فیزیکی بیشتر، فوم نیز نوشیدنی را دفع می کند، برای مدت طولانی سرد تر می کند و به عنوان مانعی برای فرار از دی اکسید کربن عمل می کند. این اثر بسیار مهم است که در Dodger Stadium در لس آنجلس آبجو گاهی اوقات با یک سر فوم مصنوعی سروکار دارد. به تازگی، محققان کشف یکی دیگر از تاثیر جالب: یک سر فوم از آب شدن آب جلوگیری می کند وقتی که یک نفر با یک شیشه باز در دست می نشیند.
Dبا وجود جامدات ما درک از شکل گیری حباب در نوشیدنی، سوال باقی می ماند: فقط چرا ما می خواهیم نوشیدنی با حباب؟ پاسخ باقی مانده است، اما برخی از مطالعات اخیر می توانند به ما کمک کنند. تعامل دی اکسید کربن با آنزیم های خاصی که در بزاق مشاهده می شود باعث واکنش شیمیایی می شود که اسید کربنیک تولید می کند. اعتقاد بر این است که این ماده باعث تحریک برخی گیرنده های درد می شود، شبیه به افرادی که هنگام غذا خوردن تند بخار فعال می شوند. بنابراین به نظر می رسد که به اصطلاح "گاز کربناته" یک نوع واکنش تند است - و انسان ها (به طرز عجیبی) به نظر می رسد آن را دوست دارند.
حضور و اندازه حباب ها حتی می تواند در درک ما از عطر و طعم تاثیر بگذارد. در یک اخیر مطالعه، محققان دریافتند که مردم می توانند گاز گرفتن اسید کربنیک بدون حباب را تجربه کنند، اما حباب ها تغییر چربی ها را تغییر دادند. ما هنوز یک تصویر واضح از مکانیزمی که حباب ها بر طعم تاثیر می گذارند نداریم، هرچند تولید کنندگان نوشیدنی نوشیدنی می توانند روش تنظیم مقدار کربنات را با توجه به شیرینی و ماهیت نوشیدنی ها تنظیم کنند. حباب نیز اثر میزان که الکل در بدن جذب می شود - بنابراین درست است که یک نوشیدنی شبیه به شما باعث می شود که شما سریعتر احساس گرسنگی کنید.
تا آنجا که ما نگران آن هستیم، این همه بهانه ای بزرگ برای بحث در مورد فیزیک است. مطمئنا ما از نوشیدنی های شگفت انگیز نیز لذت می بریم - اما شخصا ما جشن می گیریم تا یک موضوع علمی را به یک موضوع جلب کنیم تا بیشتر افراد بتوانند به آن ارتباط داشته باشند. علاوه بر این، مایعات حبابی دارای کاربردهای عملی بسیاری هستند. آنها برای برخی از تکنیک های استخراج ضروری هستند نفت؛ برای توضیح انفجارهای مرگبار زیر آب شناخته شده as فوران لمینیت؛ و برای درک بسیاری دیگر از زمین شناسی پدیده ها، مانند آتشفشان ها و گیزرها که فعالیتشان به شدت تحت تأثیر تشکیل و رشد حباب های گاز در مایع فوران می شود. بنابراین، دفعه بعد که یک لیوان شامپانی را جشن می گیرید، حتما بدانید که فیزیک به مجموع خوشبختی انسان کمک می کند. سالواد!
درباره نویسنده
روبرتو زنیت، محقق و استاد مهندسی در دانشگاه مستقل مکزیک مکزیک است و عضو انجمن فیزیکی آمریکا است. کار او در مقاله منتشر شده است مجله مکانیک سیالات و فیزیکی بررسی مایعات، در میان بسیاری دیگر.
خاویر رودریگز رودریگز استاد دانشکده گروه مکانیک سیالات کارلوس III دانشگاه مادرید است. کار او به نظر می رسد در مجله مکانیک سیالات، در بین بسیاری از نشریات دیگر.
این مقاله در اصل در ابدیت و تحت مجوز Creative Commons منتشر شده است.
کتاب های مرتبط
at InnerSelf Market و آمازون
