Hãy nghĩ về lần cuối cùng bạn có một cái gì đó để ăn mừng. Nếu bạn nướng nhân dịp vui vẻ, đồ uống của bạn có lẽ là cồn - và sủi bọt. Bạn đã bao giờ tự hỏi tại sao nó rất thú vị để hấp thụ một ly một cái gì đó đặt ra một loạt các vi mô trong miệng của bạn?

Một ly đồ uống sủi bọt chứa đầy vật lý, lịch sử và văn hóa. Có lẽ lần đầu tiên chúng ta bắt gặp fizz bên cạnh việc phát hiện ra rượu, vì cả ethanol và carbon dioxide (CO₂) khí là sản phẩm phụ của quá trình lên men. Uống các chất có ga để giải trí - thay vì chỉ đơn giản là ngậm nước - dường như là điều mà chỉ con người mới làm.

Ở Pháp thế kỷ 17, nhà sư Benedictine Dom Pérignon đã tinh chế rất nhiều thứ mà ngày nay chúng ta gọi là Champagne. Anh ấy đã mất nhiều năm để hoàn thiện một thiết kế chai và nút chai có thể chịu được áp lực cao mà quy trình yêu cầu. Trong rượu vang sủi tăm, một phần của quá trình lên men diễn ra sau khi chất lỏng được đóng chai. Kể từ khi CO₂ Không thể thoát khỏi thùng kín, áp lực tích tụ bên trong. Đổi lại, điều này dẫn đến lượng khí lớn thực sự bị hòa tan vào chất lỏng, theo luật của Henry - một quy tắc nêu rõ rằng lượng khí có thể hòa tan trong chất lỏng tỷ lệ thuận với áp suất.

Trong số những điều khác, luật của Henry giải thích tại sao thợ lặn có thể mắc bệnh giải nén nếu họ lao lên bề mặt: ở độ sâu lớn, cơ thể phải chịu áp lực cao và do đó, khí được hòa tan trong máu và mô ở nồng độ cao. Sau đó, khi nổi lên, áp suất trở về mức môi trường xung quanh, sao cho khí 'thoát ra' và được giải phóng để tạo thành bong bóng đau đớn, có hại trong cơ thể. Điều tương tự cũng xảy ra khi chúng ta mở nút chai Champagne: áp suất đột ngột giảm trở lại giá trị khí quyển của nó, chất lỏng trở nên siêu bão hòa với carbon dioxide - et voilà, bong bóng nổi lên!

Theo thời gian, khi chất lỏng tiếp tục giải phóng khí, kích thước của bong bóng tăng lên và độ nổi của chúng tăng lên. Khi các bong bóng đủ lớn, chúng không thể bị mắc kẹt vào các kẽ hở siêu nhỏ trong kính nơi chúng hình thành ban đầu, và vì vậy chúng nổi lên trên bề mặt. Ngay sau đó, một bong bóng mới hình thành và quá trình lặp lại. Đó là lý do tại sao bạn có thể quan sát chuỗi bong bóng hình thành trong ly Champagne - cũng như xu hướng buồn bã của đồ uống có ga bị xẹp sau một thời gian.

Thú vị thay, Gérard Liger-Belair, giáo sư vật lý hóa học tại Đại học Reims Champagne-Ardenne ở Pháp, phát hiện rằng hầu hết khí gas bị mất trong bầu không khí trong rượu vang sủi bọt không thoát ra dưới dạng bong bóng, mà từ bề mặt của chất lỏng. Tuy nhiên, quá trình này được tăng cường cao bằng cách bong bóng khuyến khích Rượu sâm banh chảy trong ly. Trên thực tế, nếu không có bong bóng, sẽ mất vài tuần để đồ uống mất đi lượng carbon dioxide.

Đặc tính sủi bọt hấp dẫn của Champagne cũng có thể được tìm thấy trong các loại đồ uống khác. Khi nói đến bia và nước có ga, các bong bóng không đến từ quá trình lên men mà được giới thiệu một cách nhân tạo bằng cách đóng chai chất lỏng ở áp suất cao với lượng carbon dioxide dư thừa. Một lần nữa, khi mở ra, khí không thể hòa tan, do đó bong bóng nổi lên. Cacbon nhân tạo thực sự được phát hiện bởi nhà hóa học người Anh thế kỷ 18 - Joseph Priestley - được biết đến nhiều hơn với việc phát hiện ra oxy - trong khi nghiên cứu một phương pháp bảo quản nước uống trên tàu. Nước có ga cũng xảy ra một cách tự nhiên: ở thị trấn Vergèze phía nam nước Pháp - nơi Perrier, thương hiệu nước khoáng thương mại, được đóng chai - một nguồn nước ngầm tiếp xúc với carbon dioxide ở áp suất cao, và bốc lên một cách tự nhiên.

Khi đồ uống có ga rất giàu chất gây ô nhiễm bám trên bề mặt, được gọi là chất hoạt động bề mặt, bong bóng có thể không vỡ khi chúng đạt đến đỉnh nhưng tích tụ ở đó dưới dạng bọt. Đó là những gì mang lại cho bia đầu của nó. Đổi lại, bọt này ảnh hưởng đến kết cấu, cảm giác miệng và hương vị của thức uống. Từ góc độ vật lý hơn, bọt cũng cách ly đồ uống, giữ lạnh lâu hơn và đóng vai trò là rào cản cho sự thoát khí carbon dioxide. Hiệu ứng này quan trọng đến nỗi trong Sân vận động Dodger ở Los Angeles đôi khi bia được phục vụ với một đầu bọt nhân tạo. Gần đây, các nhà nghiên cứu có phát hiện một hiệu ứng thú vị khác: một cái đầu xốp ngăn bia tràn ra khi một người đi bộ với một chiếc cốc mở trong tay.

Dđặc biệt là rắn của chúng tôi sự hiểu biết về sự hình thành bong bóng trong đồ uống, vẫn còn một câu hỏi: tại sao chúng ta thích đồ uống có bong bóng? Câu trả lời vẫn khó nắm bắt, nhưng một số nghiên cứu gần đây có thể giúp chúng ta hiểu. Sự tương tác của carbon dioxide với một số enzyme được tìm thấy trong nước bọt gây ra phản ứng hóa học tạo ra axit carbonic. Chất này được cho là kích thích một số thụ thể đau, tương tự như những chất được kích hoạt khi nếm thức ăn cay. Vì vậy, có vẻ như cái gọi là 'cắn carbon' là một loại phản ứng cay - và con người (kỳ lạ) dường như thích nó.

Sự hiện diện và kích thước của bong bóng thậm chí có thể ảnh hưởng đến nhận thức của chúng ta về hương vị. Gần đây học, Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng mọi người có thể trải nghiệm vết cắn của axit carbonic mà không có bong bóng, nhưng bong bóng đã thay đổi cách mọi thứ nếm thử. Chúng ta vẫn chưa có một bức tranh rõ ràng về cơ chế mà bong bóng ảnh hưởng đến hương vị, mặc dù các nhà sản xuất nước giải khát có cách điều chỉnh lượng carbon hóa theo độ ngọt và tính chất của thức uống. Bong bóng cũng ảnh hưởng đến tốc độ mà rượu được đồng hóa vào cơ thể - vì vậy sự thật là một thức uống sủi bọt sẽ khiến bạn cảm thấy say nắng nhanh hơn.

Theo như chúng tôi quan tâm, tất cả điều này cung cấp một lý do tuyệt vời để nói về vật lý. Tất nhiên chúng tôi cũng thích đồ uống sủi bọt - nhưng cá nhân tôi, chúng tôi kỷ niệm thêm một chút khoa học vào một chủ đề để hầu hết mọi người có thể liên quan đến nó. Hơn nữa, chất lỏng sủi bọt có nhiều ứng dụng thực tế. Chúng rất cần thiết cho một số kỹ thuật để giải nén dầu; để giải thích những vụ nổ dưới nước chết người nổi tiếng as phun trào limnic; và để hiểu nhiều địa chất khác hiện tượng, chẳng hạn như núi lửa và mạch nước phun, có hoạt động bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi sự hình thành và phát triển của bọt khí trong chất lỏng phun trào. Vì vậy, lần tới khi bạn ăn mừng và đập lại một cốc sủi bọt, hãy chắc chắn biết rằng vật lý đóng góp vào tổng hạnh phúc của con người. Salud!

Giới thiệu về tác giả

Roberto Zenit là một nhà nghiên cứu và giáo sư kỹ thuật tại Đại học tự trị quốc gia Mexico, và là thành viên của Hiệp hội vật lý Hoa Kỳ. Tác phẩm của ông đã được xuất bản trong Tạp chí cơ học chất lỏng và Đánh giá vật lý, trong số nhiều người khác. 

Javier Rodríguez Rodríguez là phó giáo sư của Tập đoàn Cơ học Fluid thuộc Đại học Carlos III Madrid. Công việc của anh ấy đã xuất hiện trong Tạp chí cơ học chất lỏng, trong số nhiều ấn phẩm khác. 

Bài viết này ban đầu được xuất bản tại thời gian dài vô tận và đã được tái bản dưới Creative Commons.

Sách liên quan

at Thị trường InnerSelf và Amazon