@ 2013.11.28 , 22:01

物理学家的研究:敲击啤酒瓶为什么会产生大量气泡

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一个古老的恶作剧:用力敲击瓶子时会产生大量气泡

马德里卡洛斯三世大学物理学家Javier Rodriguez说:“只要一秒钟,大部分的啤酒都变成了气泡,你最好马上把瓶子放进嘴里,因为无论从瓶子里跑出来什么你都要把它们喝掉。”

关于啤酒泡沫物理学家们知道很多。松散的泡沫主要是大麦和小麦的成分造成的,他们也解释了为什么爱尔兰啤酒是泡沫不是上升而是下降的。但是直到现在(撞击会产生大量泡沫)这个现象一直困扰着啤酒科学界。

Rodriguez和他的团队发现撞击瓶子顶部时产生的泡沫形状和原子弹爆炸的蘑菇云类似。Rodriguez说:“事实上,啤酒产生蘑菇云的物理学原理和原子弹爆炸时产生的蘑菇云原理一样,很明显,啤酒里并没有原子能这类东西。虽然爆炸的原因十分复杂,但是你看到两朵蘑菇云十分类似。”

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周日在Pittsburgh举行的科学会议上,Rodriguez发布了他的研究结果。

进行这个项目想法是在酒吧里产生的。某天他和很多位科学家结束工作后到一间酒吧去,他们其中一位成为了啤酒恶作剧的受害者。Rodriguez说:“我们当时问自己,产生这种现象的原因是什么?所以我们决定要在实验室里探究这种现象的原因。”

他们用高速摄像机拍摄整个过程。慢慢地他们意识到,敲打啤酒瓶后在啤酒里引起了一系列反应——有点像Rube Goldberg(鲁宾·戈德堡装置)。最后的结果,产生了一朵蘑菇云。但之间的过程有点复杂。如果你想知道摇晃的细节或好奇这是怎么发生的,那就往下读吧。

第一步:悸动

在瓶口打击产生产生振动,振动通过液体往下传播。传播过程中在啤酒内部产生小气泡,这些小气泡不断的收缩和膨胀。

Rodriguez说:“玻璃瓶看起来似乎很坚固,但是它们也会有弹性。所以当你敲打他,压缩瓶壁并产生水波。这就像是啤酒中产生了声波。”

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第二步:破裂

到一定时候,气泡再也无法承受压力,然后它快速破裂了。

Rodriguez解释道:“气泡产生的十分剧烈,在短时间里,气泡破裂成小碎片并且产生蘑菇云”(这种现象在物理学上称作气穴现象)。

第三步:上升

现在就是产生魔幻现象的时候了。

气泡的小碎片开始迅速变大。Rodriguez说:“由于气泡的表面积增大,二氧化碳很容易就进入到气泡中,所以气泡增大的很快。”

气泡增大后它们就变得越来越轻,然后就开始上升。他说:“就像大气中的热空气,气泡们轻快地上升。”

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第四步:爆发

Rodriguez说:“气泡上升的越快,增大的速度也越快,因为和二氧化碳进入气泡是十分有效率的。”

然后创造出一个自我循环的过程:气泡保持不断的上升和增大,并且越来越快。最终循环变得很剧烈以至产生了蘑菇云。在几百毫秒内啤酒从瓶子里喷出,Rodriguez说:“你无法做任何事让这个现象停止。”

这就是这项研究的所有结果,让人遗憾的是这样做很浪费啤酒。但Rodriguez和他的同事的研究成果可以应用到酒吧之外。

例如,当湖泊和火山中的二氧化碳含量过高时,就可以根据这个原理采取某些措施。他说:“一些地质学家认为当一些事件发生是可以根据我们的发现采取措施——甚至将二氧化碳隔离。”

谁知道呢?或许这项研究会在对抗气候变化时有用武之地。

本文译自 NPR,由译者 island 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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