Physiker erfassten und quantifizierten das Geräusch des Schaums von Champagner

Vergrößern / Die Physik hinter den sprudelnden Genüssen von Champagner ist überraschend komplex – einschließlich der Quelle seines unverwechselbaren Knisterns.

Jon Bucklel/EMPICS/PA/Getty Images

Es bleibt selten Zeit, über jede coole wissenschaftliche Geschichte zu schreiben, die uns in den Weg kommt. Deshalb veranstalten wir auch dieses Jahr vom 25. Dezember bis zum 5. Januar jeden Tag eine spezielle Beitragsreihe zu den zwölf Weihnachtstagen, in der eine Wissenschaftsgeschichte hervorgehoben wird, die im Jahr 2020 durchs Raster gefallen ist. Heute: Forscher haben den spezifischen physikalischen Mechanismus aufgedeckt das das unverwechselbare Knistern des Champagners mit dem Platzen seiner winzigen Bläschen verbindet.

Es gibt nichts Schöneres als das unverwechselbare Knistern und Knistern eines Glases frisch servierten Champagners. Es ist allgemein bekannt, dass das Platzen der Blasen dieses Geräusch erzeugt, aber der spezifische physikalische Mechanismus ist nicht ganz klar. Physiker der Universität Sorbonne in Paris (Frankreich) beschlossen daher, den Zusammenhang zwischen der Strömungsdynamik der platzenden Blasen und den knisternden, sprudelnden Geräuschen zu untersuchen. Sie beschrieben ihre Arbeit in a Papier veröffentlicht bereits im Januar in der Zeitschrift Physical Review Fluids.

Wie wir bereits berichtet haben, stammt die erste Erwähnung eines Schaumweins aus dem Jahr 1535 in der Region Languedoc in Frankreich. Die klassische Marke Dom Perignon hat ihren Namen von a 17das-Jahrhundert Mönch der die Aufgabe hatte, die Blasen, die sich im Flaschenwein seiner Abtei bildeten, loszuwerden, damit sich der Druck nicht so aufbaute, dass sie explodierten. Legende hat es dass der Mönch beim Trinken eines so sprudelnden Weins erkannte, dass die Blasen vielleicht doch nicht so schlimm waren, und erklärte: “Kommt schnell, Brüder, ich trinke Sterne!”

Im 18. Jahrhundert erfand der britische Chemiker Joseph Priestley einen künstlichen Kohlensäureprozess, als er neben einer Brauerei in Leeds lebte. Als Wissenschaftler begann er, mit dem CO . zu experimentieren2 verwendet von der Brauerei und stellte fest, dass eine Schüssel mit Wasser, die über einer gärenden Flüssigkeit stand, im Geschmack leicht sauer wurde, genau wie natürliches Mineralwasser. Er fügte seine einfachen Anweisungen für die künstliche Kohlensäure in eine Abhandlung von 1772 ein. Imprägnieren von Wasser mit fixierter Luft.

Gerard Liger-Belair studiert Champagner in seinem Labor an der Universität Reims.
Vergrößern / Gerard Liger-Belair studiert Champagner in seinem Labor an der Universität Reims.

Francois Nascimben/AFPI/Getty Images

Kohlensäure ist ein besonders spannendes Thema im Teilgebiet der Fluiddynamik. Zum Beispiel a Artikel 2018 in Physics Today berichtet, dass Kohlensäure die gleichen Schmerzrezeptoren in unserem tiefen Gehirn auslöst, die aktiviert werden, wenn wir scharfes Essen essen. Weitere lustige Fakten aus Champagner-Wissenschaft im Laufe der Jahre: Wenn die Blasen im Champagner platzen, produzieren sie Tröpfchen, die aromatische Verbindungen freisetzen, von denen angenommen wird, dass sie den Geschmack weiter verstärken.

Auch die Größe der Bläschen spielt bei einem wirklich guten Glas Champagner eine entscheidende Rolle. Größere Blasen verbessern die Freisetzung von Aerosolen in die Luft über dem Glas – Blasen in der Größenordnung von 1,7 mm Durchmesser an der Oberfläche. Und die Blasen im Champagner “Klingeln” bei bestimmten Resonanzfrequenzen, je nach Größe. So ist es möglich, die Größenverteilung der Blasen zu „hören“, wenn sie in einem Glas Champagner an die Oberfläche steigen.

Letztere ist die bisher einzige Studie, die sich speziell mit den akustischen Emissionen (Knistern und Knistern) von Champagner befasst, so die Autoren dieses neuesten Papiers. Aber es gab zwei vorherige Studien in 1992 und 2013 Im Allgemeinen konzentrierte man sich auf die akustische Emission von Blasen, die an einer Wasseroberfläche kollabieren, und zeigte, dass die kleinsten Blasen eher ein Zirpen aussendeten.

Das Aufschäumen von Champagner entsteht durch die Bildung von Blasen an den Wänden des Glases. Sobald sie sich von ihren Keimbildungsstellen lösen, beginnen die Blasen zu wachsen, während sie zur Flüssigkeitsoberfläche aufsteigen, platzen und an der Oberfläche kollabieren. Dies geschieht normalerweise innerhalb weniger Millisekunden, und das charakteristische Knistern wird abgegeben, wenn die Blasen zerplatzen.

Das charakteristische sprudelnde Knistern von Champagner ist das Ergebnis von Blasen, die an der Flüssigkeitsoberfläche kollabieren.
Vergrößern / Das charakteristische sprudelnde Knistern von Champagner ist das Ergebnis von Blasen, die an der Flüssigkeitsoberfläche kollabieren.

Gerard Liger-Belair

Die französischen Physiker verwendeten für ihre Experimente einen Glastank mit Leitungswasser und einen Tank mit einer Wasser-Tensid-Lösung für ihre Experimente, da Champagner auch ein geringes Volumen an Tensidmolekülen enthält. Sie injizierten mit eingetauchten Nadeln, die mit einer mit Luft gefüllten Spritzenpumpe verbunden waren, Luftblasen in die Tanks. Die Blasen würden an die Oberfläche steigen und kurz schwimmen, bevor sie platzen. All dies wurde mit zwei digitalen Hochgeschwindigkeitskameras auf Video festgehalten, während die akustischen Emissionen (Klänge) von einem Mikrofon aufgenommen wurden, das knapp über der Flüssigkeitsoberfläche positioniert wurde. Schließlich filterten sie die akustischen Daten, um Umgebungsgeräusche zu entfernen.

Als Katherine Wright schrieb bei APS Physics:

Bei der Analyse der Daten stellen Pierre und Kollegen – wie erwartet – fest, dass die Tonerzeugung mit dem Platzen der Blase zusammenfällt. Wenn sich die Blase der Oberfläche nähert, erhöht sich der Druck des Gases darin. Dieser Druck wird beim Platzen der Blase heftig abgebaut.

Die Blase verschwindet jedoch nicht sofort. Der noch eingetauchte Teil der Blase erzeugt akustische Schwingungen der Flüssig-Gas-Grenzfläche. Die Frequenz dieser Schwingung hängt vom Gasvolumen der Blase und vom Durchmesser des Lochs in der Blase ab. Als Ergebnis ändert sich die Frequenz, wenn der Bruch wächst und die Blase schrumpft, wobei die Steigung zunimmt, bis die Blase stirbt. Bei den kleinen mikrometergroßen Champagnerbläschen ist für den Menschen nur der Beginn des Aufplatzens hörbar, bei größeren millimetergroßen Bläschen ist das ganze Platzen hörbar.

Dieser Prozess unterscheidet sich deutlich von der Art und Weise, wie Blasen unter der Oberfläche Schall abstrahlen, und das Team glaubt, dass die Suche nach akustischen Signaturen Aufschluss über andere hydrodynamische Phänomene geben könnte, die sich herkömmlichen bildgebenden Verfahren entziehen. “Wir glauben das [our] quantitative Beschreibung könnte verwendet werden, um künstliche akustische Signale digitaler Animationsfilme zu synthetisieren”, schrieben die Autoren. “Allgemein ist diese Arbeit ein Schritt zum Verständnis der akustischen Signatur von heftigen hydrodynamischen Ereignissen, die zu früheren Studien über Vulkanausbrüche beiträgt … brechende Wellen und zerplatzende Seifenblasen.”

DOI: Physical Review Fluids, 2021. 10.1103 / PhysRevFluids.6.013604 (Über DOIs).


Source: Ars Technica by arstechnica.com.

*The article has been translated based on the content of Ars Technica by arstechnica.com. If there is any problem regarding the content, copyright, please leave a report below the article. We will try to process as quickly as possible to protect the rights of the author. Thank you very much!

*We just want readers to access information more quickly and easily with other multilingual content, instead of information only available in a certain language.

*We always respect the copyright of the content of the author and always include the original link of the source article.If the author disagrees, just leave the report below the article, the article will be edited or deleted at the request of the author. Thanks very much! Best regards!