Андрей Ростовцев (afrikanbo) wrote,
Андрей Ростовцев
afrikanbo

Предновогоднее. Пузырики - 2

В продолжение предыдущей записи пришло время разобраться в причинах образования пузырьков в бокале шампанского. Как уже говорилось, с точки зрения термодинамики, образование пузырьков газа в пересыщенной этим газом жидкости энергетически выгодно – пересыщенная жидкость старается вытолкнуть из себя лишние молекулы газа куда угодно. Но этому процессу противодействует другой – натяжение новой поверхности, необходимой для рождения нового пузырька. Суммарный эффект таков, что энергетически выгодно существование в шампанском вине пузырьков только с радиусом не менее 0.2 микрона. Это, хоть и маленькая величина, но заметно отличная от нуля, и гораздо больше молекулярного масштаба размеров зарождающихся пузырьков газа. Поэтому, образование новых пузырьков газа в шампанском вине энергетически не выгодно и попросту запрещено.


Именно благодаря тому, что законы физики запрещают спонтанное образование пузырьков газа, мы имеем возможность поговорить о шампанских и игристых винах. В противном случае их бы просто не существовало в природе - при откупоривании бутылки все 7-8 литров растворенного в вине СО2 моментально бы превратили содержимое бутылки в пену и выплеснули бы его в таком непотребном состоянии наружу. За аналогией далеко ходить не надо - перегретая жидкость в скороварке под давлением или в расширительном бачке автомобиля с раскаленным от долгой работы движком.


Для того чтобы образование пузырьков стало энергетически выгодно нужно сократить расходы на работу по натяжению новой поверхности пузырька, т.е., например, существенно сократить площадь поверхности, при том же объеме пузырька. Такое теоретически возможно, если пузырек будет формироваться, пристроившись в углублении, царапине или в узкой трещине на поверхности стекла. В таких случаях появляется реальный шанс сократить площадь пограничной поверхности между жидкостью и накопившимся в трещине газом, а, значит, и уменьшить работу, связанную с образованием этой поверхности (как показано на рисунке). Теория, однако, как это часто бывает, оказывается далека от практики. На деле, только сильно замысловатой формы царапины и трещины могут позволить сократить площадь поверхности вино-СО2 во много раз. Такое достигается только на сильно развитых поверхностях стекла, что совсем не характерно для бокалов. В качестве геданк-эксперимента представьте себе бутылку шампанского, откупоренного минуту назад. Никаких пузырьков! А ведь качество поверхности стекла в бутылке и бокале сравнимо. Осознав, наконец, что только большого масштаба неровности на стекле бокала могут производить стройные ряды весёлых пузырьков, промышленность теперь научилась изготавливать специальные бокалы для профессиональной дегустации шампанских вин с четко выжженными лучом лазера углублениями. Точно, как в колоде крапленых карт.


Не буду томить почтенную публику и сразу раскрою все карты. Природа устроена удивительнейшим образом – сразу и не догадаешься как. В состав обычной бытовой пыли входят волокна целлюлозы, мельчайшие обрывки волос, шерсти животных, пуха птицы и т.д. Всех их объединяет одно важное свойство – они устроены, как бамбук «простой, пустой бамбук». В полости такого тончайшего фибра всегда есть воздушные карманы. В карманах – готовый пузырек газа, который, попадая в шампанское и не подумает убулькать куда подальше из своего уютного домика. Часто такие фибры попадают на стенки бокала при протирании его сухим полотенцем. Далее всё становится ясно – готовый пузырек газа с радостью принимает в себя молекулы СО2 из пересыщенного винного раствора и постепенно раздувается в длину вдоль своего фибра. В последнее время такие процессы стало модно снимать на пленку. Одна из серий таких снимков была сделана в лаборатории кафедры математической статистики университета Лимерик в Ирландии (правда, жидкой средой им послужило местное пиво. Ну, чем богаты,…).




Раздуваясь постепенно в длину такой цилиндрический пузырь, наконец, достигает конца своего домашнего фибра и… рождает на свет маленький, но устойчивый пузырек, который отделяется от фибра (дабы сократить к минимуму площадь своей поверхности) и спокойно всплывает вверх. Процесс рождения пузырьков из полости фибра продолжается непрерывно, пока есть избыточный газ, растворенный в жидкости. Частота рождения измеряется десятками пузырьков в секунду. Настоящая фабрика непрерывного производства пузырьков!


Тех, кто любит задуматься о превратностях судьбы, обращу внимание на почти незаметный экспериментальный факт – незадолго перед и в самый момент отделения пузырька, задняя стенка пузырька-зародыша а фибре растворяется. Это четко видно на фото. Фокус в том, что даже такая стробоскопическая фотография была неспособна зафиксировать интереснейшее явление в жизни (не только пузырьков). Момент отрыва пузырька – это физический оргазм. В этот момент весь пузырек начинает вибрировать с бешеной амплитудой и частотой. Именно поэтому задняя стенка пузырька оказывается размытой даже на высокоскоростной фотографии. Такое явление называется неустойчивостью Плато-Рэлея. В повседневной жизни мы сталкиваемся с этим эффектом почти каждый день, когда видим разбивающуюся на капли тонкую струйку воды, вытекающую из крана. Точно также в полете начинает вибрировать крыло самолета, за несколько секунд перед тем, как полностью разрушиться. Слава Богу, сегодня наблюдаем мы это проявление спонтанного усиления определенных гармоник не так часто в жизни.


Итак, основная причина образования пузыриков в шампанском вине - наличие пустотелых фибров целлюлозы на стенках бокала.Кто бы мог подумать?!


Для тех внимательных читателей, которые добрались до неустойчивости Плато-Рэлея и осознали всю потенциальную мощь этого явления природы, ощутили, как по коже побежали мурашки, продолжение истории пузыриков следует…

Tags: Пузырики
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 5 comments