震撼 觀看一瓶香檳發出的超音速衝擊波

震撼 觀看一瓶香檳發出的超音速衝擊波

科學家使用高速攝像頭記錄了軟木塞彈出的瞬間。一項新的研究顯示,彈出一瓶氣泡會產生衝擊波,就像戰鬥機的超音速排氣中的衝擊波一樣。香檳瓶塞的瞬間爆裂是由長期滯留在瓶頸中的高壓氣體迅速逸出而產生的。現在,一組研究人員已經使用高速攝影來形象地顯示該標誌性流行音樂背後的化學反應。

在實驗中,他們購買了6個香檳酒瓶,其中兩個在30攝氏度(86華氏度)下存儲,另外兩個在20攝氏度(68 F)下存儲三天。這些瓶子之前已經陳化了42個月,經歷了所謂的“慕斯預釀”(prise de mousse)(一種酒精發酵)。在此過程中,酵母以糖為食,產生二氧化碳,使香檳充滿了泡沫。然後研究人員使用高速攝像頭記錄了軟木塞突然彈出的瞬間。高速相機連接到麥克風上,該麥克風記錄了爆炸聲並觸發了相機拍攝一系列照片。科學家看到的是:當軟木塞從瓶子中彈出時,迅速膨脹的二氧化碳和水蒸氣被長期限制在瓶子的頸部,猛烈地推開了它。壓力的突然變化導致二氧化碳和水蒸氣冷卻成冰晶,並凝結成霧,並隨著軟木塞飄散。

但令他們驚訝的是,研究人員發現,在軟木塞彈出的第一毫秒內,瓶內壓力的突然下降導致了可見的衝擊波,稱為“ 馬赫盤”。這些馬赫圓盤也是在噴氣式戰鬥機的排氣裝置中形成的,因為逸出的氣體以極快的速度(以音速的兩倍)膨脹到空氣中。當瓶子中的壓力恢復正常時,它們消失得一樣快。

震撼 觀看一瓶香檳發出的超音速衝擊波

法國蘭斯香檳-阿登大學化學物理學教授,首席作者蓋拉德·裡格·比萊爾(GérardLiger-Belair)說,這些馬赫盤的形成“真是令人驚訝”。“ [馬赫圓盤]的物理學已經在航空航天工程中廣為人知,但在香檳科學中卻一無所知。”此外,研究人員發現,室溫下保存的瓶子與高溫下保存的瓶子產生了完全不同的“爆裂聲”。

由於二氧化碳在較高溫度下的溶解度較差,因此,在較高溫度下儲存的瓶子的頸部中存在大量的氣體。因此,在30°C下存儲的瓶內氣體的壓力要比在20°C下存儲的瓶內壓力高。當釋放30°C瓶中的軟木塞時,壓力和溫度的下降要大於在較低溫度下存儲的瓶中的壓力和溫度的下降。

較熱的瓶子會產生大的冰晶,並且由於這些晶體如何散射光,因此會產生灰白色的霧。同時,室溫瓶會產生較小的冰晶,形成藍霧。Liger-Belair說:“希望人們能被一瓶簡單的香檳或起泡酒所隱藏的美麗科學所感動。”


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