Почему пузырьки в шампанском выстраиваются ровными рядами: гидромеханика в повседневной жизни

Как бы то ни было, все мы знаем, что пузырьки внутри этого напитка выглядят по-особенному, не так как в минералке или пиве. Они поднимаются аккуратными, тоненькими, прямыми струйками, придающими ему особое очарование. Это вовсе не иллюзия. Этот феномен имеет убедительное научное объяснение.

Физика пузырьков

Для начала будет уместно рассказать о физике образования пузырьков. В любом газированном напитке они состоят из растворенного в жидкости газа, который удерживается там с помощью какой-то силы. Таковой обычно является давление, поэтому мы слышим характерный шум, когда открываем банку с минералкой, крышку бутылки или выдергиваем пробку, под которой находится шампанское. Как только давление спадает, газ высвобождается. Его молекулы начинают сбиваться вместе, так как это облегчает всплытие.

Внутри шампанского эти пузырьки образуются вследствие брожения. После первичной ферментации напитка виноделы добавляют сахар и дрожжи, чтобы вызвать вторичную ферментацию. Она происходит после того как вино разливается по бутылкам и запечатывается, поэтому углекислому газу некуда деваться, и он растворяется в напитке. В результате удаления пробки давление внутри емкости резко падает. Здесь образуются пузырьки, но настоящее волшебство начинается уже после этого.



Пузырьки поднимаются ровной цепочкой, оставляя за собой что-то вроде кильватерного следа, которого придерживаются те, что движутся позади. Происходит это благодаря поверхностно-активным веществам (ПАВ). Они содержатся не только в шампанском, но и, допустим, в моющих средствах, где помогают захватывать и удалять грязь.

ПАВ уменьшают натяжение между двумя жидкостями или, в данном случае, между жидкостью и газом. Естественно, внутри игристого напитка содержатся вовсе не те химические соединения, что в геле для душа или мыле. Это жирные кислоты – как говорят, во многом благодаря им шампанское становится тем вином, который мы любим и ценим. Они уменьшают трение между пузырьками углекислого газа и жидкостью, позволяя создать ту самую стройную цепочку.

Каждый пузырек, двигаясь вверх, оставляет позади себя два крошечных вихря, чуть правее и левее. В присутствии поверхностно-активных веществ оба они вращаются в одном направлении, что создает подъемную силу. В других газированных напитках, вроде минералки и определенных сортов пива, содержатся иные ПАВ, из-за чего вихри вращаются в противоположных направлениях, отталкивая пузырьки друг от друга. Именно поэтому там эти «шарики» движутся хаотично, не создавая ничего даже отдаленно похожего на струйки шампанского.


Научпоп. Наука для всех
вы подписаны
Почему пузырьки в шампанском выстраиваются ровными рядами: гидромеханика в повседневной жизни
3 дня назад
216 прочитали

Шампанское принято пить по радостным, праздничным случаям. Новый год, день рождения, свадьба. Некоторые оригиналы не прочь посмаковать бокальчик-другой и без особого повода.

Как бы то ни было, все мы знаем, что пузырьки внутри этого напитка выглядят по-особенному, не так как в минералке или пиве. Они поднимаются аккуратными, тоненькими, прямыми струйками, придающими ему особое очарование. Это вовсе не иллюзия. Этот феномен имеет убедительное научное объяснение.
Физика пузырьков

Для начала будет уместно рассказать о физике образования пузырьков. В любом газированном напитке они состоят из растворенного в жидкости газа, который удерживается там с помощью какой-то силы. Таковой обычно является давление, поэтому мы слышим характерный шум, когда открываем банку с минералкой, крышку бутылки или выдергиваем пробку, под которой находится шампанское. Как только давление спадает, газ высвобождается. Его молекулы начинают сбиваться вместе, так как это облегчает всплытие.

Внутри шампанского эти пузырьки образуются вследствие брожения. После первичной ферментации напитка виноделы добавляют сахар и дрожжи, чтобы вызвать вторичную ферментацию. Она происходит после того как вино разливается по бутылкам и запечатывается, поэтому углекислому газу некуда деваться, и он растворяется в напитке. В результате удаления пробки давление внутри емкости резко падает. Здесь образуются пузырьки, но настоящее волшебство начинается уже после этого.

Пузырьки поднимаются ровной цепочкой, оставляя за собой что-то вроде кильватерного следа, которого придерживаются те, что движутся позади. Происходит это благодаря поверхностно-активным веществам (ПАВ). Они содержатся не только в шампанском, но и, допустим, в моющих средствах, где помогают захватывать и удалять грязь.

ПАВ уменьшают натяжение между двумя жидкостями или, в данном случае, между жидкостью и газом. Естественно, внутри игристого напитка содержатся вовсе не те химические соединения, что в геле для душа или мыле. Это жирные кислоты – как говорят, во многом благодаря им шампанское становится тем вином, который мы любим и ценим. Они уменьшают трение между пузырьками углекислого газа и жидкостью, позволяя создать ту самую стройную цепочку.

Каждый пузырек, двигаясь вверх, оставляет позади себя два крошечных вихря, чуть правее и левее. В присутствии поверхностно-активных веществ оба они вращаются в одном направлении, что создает подъемную силу. В других газированных напитках, вроде минералки и определенных сортов пива, содержатся иные ПАВ, из-за чего вихри вращаются в противоположных направлениях, отталкивая пузырьки друг от друга. Именно поэтому там эти «шарики» движутся хаотично, не создавая ничего даже отдаленно похожего на струйки шампанского.

Все это стало известно благодаря исследованию, результаты которого были опубликованы в 2022 году. Его авторы стремились ответить именно на вопрос о том, почему струйки пузырьков в шампанском такие ровные и начали свою работу с прогона пузырьков газа разного размера сквозь водно-глицериновую смесь. В какой-то момент они добавили туда поверхностно-активное вещество, которое называется додецилсульфат натрия, и увидели, что цепочки стали ровнее. Также выяснилось, что крупные пузырьки являются более стабильными и что возрастание скорости потока нарушает упорядоченность движения.

Исследователи считают, что их работа, сколь бы странно это на первый взгляд ни выглядело, может иметь и практическое применение. Это, кстати, вовсе не касается улучшения вкусовых качеств напитков. Речь идет о промышленных процессах, например, о работе установок по очистке воды, куда нагнетают воздух, стимулируя развитие микробов. Понимание того, как ведут себя пузырьки и когда они образуются, может сделать эту технологию более эффективной. Ради такого даже бутылку шампанского можно открыть, не так ли?