Si scopre che aprire un tappo di champagne ha qualcosa in comune con un lanciarazzi, secondo a ultimo foglio Pubblicato nel Journal of Fluid Physics. Scienziati provenienti da Francia e India hanno utilizzato simulazioni al computer per rivelare in dettaglio cosa succede in millisecondi dopo che una bottiglia di champagne è stata svelata. Hanno scoperto che nel primo millisecondo dopo lo scoppio del tappo, il gas espulso forma diversi tipi di onde d’urto, raggiungendo anche velocità supersoniche, prima che la bolla si depositi e sia pronta per essere assorbita.

“La nostra carta rivela schemi di flusso inaspettati e belli nascosti appena sotto il nostro naso ogni volta che viene aperta una bottiglia di champagne”, Il coautore, Gerard Leger-Bellier, ha dichiarato: dell’Università di Reims-Champaign-Ardenne. “Chi avrebbe potuto immaginare i fenomeni complessi ed estetici nascosti dietro una situazione così comune che ognuno di noi sta attraversando?”

Liger-Belair potrebbe immaginarlo, per esempio. Stava studiando fisica dello champagne Da anni è un autore Stappato: bandiera dello Champagne. Ha acquisito molte intuizioni sulla fisica fondamentale esponendo lo champagne alla tomografia laser, all’imaging a infrarossi, all’imaging video ad alta velocità e alla modellazione matematica, tra gli altri metodi.

Secondo Liger-Belair, l’effervescenza dello champagne deriva dalla nucleazione delle bollicine sulle pareti di vetro. Una volta separate dai siti di nucleazione, le bolle crescono mentre salgono sulla superficie del liquido, scoppiando e collassando in superficie. Questa reazione di solito si verifica entro pochi millisecondi e quando le bolle si rompono viene emesso un caratteristico crepitio. Quando le bollicine dello champagne scoppiano, producono goccioline che rilasciano composti aromatici che si ritiene migliorino ulteriormente il sapore.

Inoltre, la dimensione delle bollicine gioca un ruolo importante in un bicchiere di champagne davvero buono. Bolle più grandi migliorano il rilascio di aerosol nell’aria sopra il vetro: bolle di circa 1,7 mm sulla superficie. E bollicine nello champagne “Risonanza” a specifiche frequenze di risonanzasecondo le sue dimensioni. Così è possibile “sentire” la distribuzione del volume delle bollicine mentre salgono in superficie in un bicchiere di champagne.

come siamo Ho accennato primaLo champagne è solitamente ottenuto da uve raccolte all’inizio della stagione, quando c’è meno zucchero nel frutto e livelli di acidità più elevati. Le uve vengono pigiate e sigillate in contenitori per la fermentazione, proprio come qualsiasi altro vino. ko₂ Viene prodotto durante la fermentazione, ma viene lasciato fuoriuscire perché quello che si vuole a questo punto è un vino base. Poi c’è una seconda fermentazione tranne questa volta, CO₂ e intrappolato In bottiglia si scioglie nel vino.

Trovare il giusto equilibrio è fondamentale. Occorrono circa sei atmosfere di pressione e 18 grammi di zucchero, con solo 0,3 grammi di lievito. In caso contrario, lo champagne risultante sarà troppo piatto o una pressione eccessiva farà esplodere la bottiglia. Hai anche bisogno della giusta temperatura, che influisce sulla pressione all’interno della bottiglia. Quel biossido di carbonio ad alta pressione₂ Viene infine rilasciato quando il tappo viene rotto, rilasciando una colonna di gas mescolata con vapore acqueo che si espande dal collo della bottiglia nell’aria circostante.

Il precedente lavoro sperimentale di Liger-Belair e colleghi ha utilizzato l’imaging ad alta velocità per dimostrare che le onde d’urto si formavano quando un tappo di champagne veniva rotto. In questo studio, “abbiamo voluto descrivere meglio il fenomeno inaspettato del flusso supersonico che si verifica durante l’apertura di una bottiglia di champagne”, Il coautore Robert George ha detto: dell’Università di Rennes 1. “Speriamo che le nostre simulazioni forniscano alcuni indizi interessanti ai ricercatori, che potrebbero considerare una tipica bottiglia di champagne come un piccolo laboratorio”.

Sulla base di tali simulazioni, il team ha identificato tre fasi distinte. Inizialmente, poiché la bottiglia non è intasata, la miscela di gas è parzialmente bloccata dal tappo, quindi l’estrusione non può raggiungere la velocità del suono. Quando il tappo viene espulso, il gas può quindi fuoriuscire radialmente e colpire a velocità supersoniche, creando una successione di onde d’urto che ne bilanciano la pressione.

Queste onde d’urto si combinano quindi per formare schemi ad anello rivelatori noti come diamante d’urto (noto anche come diamante a impulsi o Mach mach da Ernst Mach, che per primo lo descrisse), e di solito si osservano nei pennacchi di scarico dei razzi. Infine, l’eiettore rallenta nuovamente a velocità subsoniche quando la pressione scende troppo in basso per mantenere il rapporto di pressione dell’ugello desiderato tra il collo della bottiglia e il bordo di sughero.

La ricerca è rilevante per un’ampia gamma di applicazioni che coinvolgono il flusso supersonico, inclusi missili balistici, turbine eoliche, veicoli subacquei e, naturalmente, il lanciarazzi. “Il terreno che si allontana dalla rampa di lancio mentre si alza in aria svolge il ruolo di un sigillo di champagne contro il quale si scontrano i gas di scarico”, hanno spiegato gli autori. “Allo stesso modo, i gas di combustione emessi dalla canna di una pistola vengono lanciati a velocità supersoniche contro il proiettile. I problemi incontrano gli stessi fenomeni fisici e possono essere affrontati allo stesso modo”.

DOI: Fisica dei fluidi, 2022. 10.1063/ 5.0089774 (Informazioni sui DOI).