Denken Sie an das letzte Mal, als Sie etwas zu feiern hatten. Wenn Sie die glückliche Gelegenheit geröstet haben, war Ihr Getränk wahrscheinlich alkoholisch - und sprudelnd. Haben Sie sich jemals gefragt, warum es so angenehm ist, ein Glas von etwas zu trinken, das eine Reihe von Mikroexplosionen in Ihrem Mund auslöst?
Ein Glas Sekt steckt voller Physik, Geschichte und Kultur. Wir sind wahrscheinlich zum ersten Mal neben der Entdeckung von Alkohol auf Sprudel gestoßen, da sowohl Ethanol als auch Kohlendioxid (CO2) Gase sind Nebenprodukte der Fermentation. Das Trinken von kohlensäurehaltigen Substanzen zum Vergnügen - anstatt einfach nur hydratisiert zu bleiben - scheint etwas zu sein, was nur Menschen tun.
Im Frankreich des 17. Jahrhunderts hat der Benediktinermönch Dom Pérignon das, was wir heute als Champagner kennen, stark verfeinert. Er brauchte viele Jahre, um ein Flaschen- und Korkdesign zu perfektionieren, das den für den Prozess erforderlichen hohen Drücken standhält. Bei Sekt findet ein Teil der Gärung nach dem Abfüllen der Flüssigkeit statt. Seit dem CO2 kann dem geschlossenen Behälter nicht entkommen, der Druck baut sich im Inneren auf. Dies führt wiederum dazu, dass große Gasmengen gemäß dem Henry-Gesetz tatsächlich in der Flüssigkeit gelöst werden - eine Regel, die besagt, dass die Menge an Gas, die in einer Flüssigkeit gelöst werden kann, proportional zum Druck ist.
Das Henry-Gesetz erklärt unter anderem, warum Taucher an einer Dekompressionskrankheit erkranken können, wenn sie schnell an die Oberfläche steigen: In großen Tiefen ist der Körper einem hohen Druck ausgesetzt, und infolgedessen werden Gase in Blut und Geweben in hohen Konzentrationen gelöst. Beim Auftauchen kehrt der Druck dann auf das Umgebungsniveau zurück, so dass sich das Gas „löst“ und schmerzhafte, schädliche Blasen im Körper entstehen. Das gleiche passiert, wenn wir eine Flasche Champagner entkorken: Der Druck sinkt plötzlich auf seinen atmosphärischen Wert, die Flüssigkeit wird mit Kohlendioxid übersättigt - und dassEs entstehen Blasen!
Mit der Zeit, wenn Flüssigkeit weiterhin Gas freisetzt, nimmt die Größe der Blasen zu und ihr Auftrieb nimmt zu. Sobald die Blasen groß genug sind, können sie nicht mehr an den mikroskopisch kleinen Spalten im Glas haften bleiben, in denen sie sich ursprünglich gebildet haben, und so steigen sie an die Oberfläche. Bald darauf bildet sich eine neue Blase und der Vorgang wiederholt sich. Das ist der Grund, warum Sie wahrscheinlich beobachtet haben, wie sich in Champagnergläsern Blasenketten bilden - sowie die traurige Tendenz, dass kohlensäurehaltige Getränke nach einer Weile leer werden.
Interessanterweise hat Gérard Liger-Belair, Professor für chemische Physik an der Universität Reims Champagne-Ardenne in Frankreich, entdeckt dass der größte Teil des in Schaumwein an die Atmosphäre abgegebenen Gases nicht in Form von Blasen entweicht, sondern von der Oberfläche der Flüssigkeit. Dieser Prozess wird jedoch durch die Art und Weise, wie Blasen entstehen, in hohem Maße verbessert ermutigen der Champagner fließt ins Glas. In der Tat, wenn es keine Blasen gäbe, würde es Wochen dauern, bis ein Getränk sein Kohlendioxid verliert.
Der attraktive sprudelnde Charakter von Champagner findet sich auch in anderen Getränken wieder. Wenn es um Bier und kohlensäurehaltiges Wasser geht, stammen die Blasen nicht aus der Fermentation, sondern werden künstlich eingeführt, indem die Flüssigkeit unter hohem Druck mit einer überschüssigen Menge Kohlendioxid abgefüllt wird. Auch hier kann das Gas beim Öffnen nicht aufgelöst bleiben, so dass Blasen entstehen. Die künstliche Kohlensäure wurde vom englischen Chemiker Joseph Priestley aus dem 18. Jahrhundert entdeckt, der besser für die Entdeckung von Sauerstoff bekannt ist. Gleichzeitig untersuchte er eine Methode, um das Trinkwasser auf Schiffen zu schonen. Kohlensäurehaltiges Wasser kommt auch auf natürliche Weise vor: In der südfranzösischen Stadt Vergèze, in der Perrier, die Handelsmarke für Mineralwasser, in Flaschen abgefüllt wird, ist eine unterirdische Wasserquelle unter hohem Druck Kohlendioxid ausgesetzt und sprudelt von Natur aus.
Wenn ein kohlensäurehaltiges Getränk reich an Verunreinigungen ist, die an der Oberfläche haften, bezeichnet man als Tensidekönnen Blasen nicht platzen, wenn sie oben ankommen, sondern sich dort als Schaum ansammeln. Das gibt dem Bier den Kopf. Dieser Schaum beeinflusst wiederum die Textur, das Mundgefühl und den Geschmack des Getränks. Aus physikalischer Sicht isoliert Schaum auch das Getränk, hält es länger kälter und wirkt als Barriere gegen das Entweichen von Kohlendioxid. Dieser Effekt ist so wichtig, dass im Dodger-Stadion in Los Angeles Bier manchmal mit einem Kopf aus Kunstschaum serviert wird. Vor kurzem haben Forscher entdeckt ein weiterer interessanter effekt: ein schaumkopf verhindert das verschütten von bier, wenn man mit offenem glas in der hand geht.
DTrotz unserer soliden Verständnis Bei der Blasenbildung in Getränken bleibt die Frage: Warum mögen wir nur Getränke mit Blasen? Die Antwort bleibt schwer zu fassen, aber einige neuere Studien können uns das Verständnis erleichtern. Die Wechselwirkung von Kohlendioxid mit bestimmten im Speichel vorkommenden Enzymen führt zu einer chemischen Reaktion, bei der Kohlensäure entsteht. Es wird angenommen, dass diese Substanz einige Schmerzrezeptoren stimuliert, ähnlich denjenigen, die beim Schmecken von scharfem Essen aktiviert werden. Es scheint also, dass der sogenannte „Kohlensäurebiss“ eine Art scharfe Reaktion ist - und die Menschen scheinen es (seltsamerweise) zu mögen.
Das Vorhandensein und die Größe von Blasen können sogar unsere Geschmackswahrnehmung beeinflussen. In einem kürzlich Studie, Die Forscher fanden heraus, dass Menschen den Biss von Kohlensäure ohne Blasen erleben konnten, aber Blasen veränderten den Geschmack der Dinge. Wir haben immer noch kein klares Bild über den Mechanismus, durch den Blasen den Geschmack beeinflussen, obwohl Hersteller von Erfrischungsgetränken Möglichkeiten haben, die Menge an Kohlensäure entsprechend der Süße und der Natur des Getränks einzustellen. Blasen auch beeinflussen Die Geschwindigkeit, mit der Alkohol in den Körper aufgenommen wird - es ist also wahr, dass ein sprudelnder Drink Sie schneller betrunken macht.
Für uns ist das alles eine gute Ausrede, um über Physik zu sprechen. Natürlich genießen wir auch sprudelnde Getränke - aber persönlich feiern wir es, einem Thema einen Hauch von Wissenschaft zu verleihen, so dass die meisten Menschen sich darauf beziehen können. Darüber hinaus haben sprudelnde Flüssigkeiten viele praktische Anwendungen. Sie sind für einige Extraktionstechniken von wesentlicher Bedeutung Öl; zur Erklärung tödlicher Unterwasserexplosionen bekannt as limnische Eruptionen; und zum Verständnis vieler anderer geologischer PhänomeneB. Vulkane und Geysire, deren Aktivität stark von der Bildung und dem Wachstum von Gasblasen in der ausbrechenden Flüssigkeit beeinflusst wird. Wenn Sie also das nächste Mal feiern und ein Glas Sekt zurückwerfen, müssen Sie wissen, dass die Physik zur Summe des menschlichen Glücks beiträgt. Salud!
Über den Autor
Roberto Zenit ist Forscher und Professor für Ingenieurwissenschaften an der National Autonomous University of Mexico und Mitglied der American Physical Society. Seine Arbeit wurde im veröffentlicht Zeitschrift für Strömungsmechanik und Physikalische Überprüfungsflüssigkeiten, unter vielen anderen.
Javier Rodríguez Rodríguez ist außerordentlicher Professor an der Arbeitsgruppe Strömungsmechanik der Universität Carlos III in Madrid. Seine Arbeit ist im erschienen Zeitschrift für Strömungsmechanik, unter vielen anderen Veröffentlichungen.
Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht unter Äon und wurde unter Creative Commons veröffentlicht.
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