Σκεφτείτε την τελευταία φορά που είχατε κάτι για να γιορτάσετε. Αν φρυγανίσατε την ευτυχισμένη περίσταση, το ποτό σας ήταν πιθανότατα αλκοολικό - και αφρώδες. Αναρωτηθήκατε ποτέ γιατί είναι τόσο διασκεδαστικό να απορροφάτε ένα ποτήρι κάτι που ξεκινά μια σειρά μικροεκρήξεων στο στόμα σας;
Ένα ποτήρι ένα αφρώδες ποτό είναι γεμάτο φυσική, ιστορία και πολιτισμό. Πιθανότατα συναντήσαμε το φυσαλίδισμα παράλληλα με την ανακάλυψη του αλκοόλ, καθώς τόσο η αιθανόλη όσο και το διοξείδιο του άνθρακα (CO2) το αέριο είναι υποπροϊόντα ζύμωσης. Η κατανάλωση ανθρακούχων ουσιών για ευχαρίστηση - αντί για απλή ενυδάτωση - φαίνεται να είναι κάτι που κάνουν μόνο οι άνθρωποι.
Στη Γαλλία του 17ου αιώνα, ο Βενεδικτίνος μοναχός Dom Pérignon εξευγενίστηκε πολύ αυτό που σήμερα γνωρίζουμε ως Σαμπάνια. Του πήρε πολλά χρόνια για να τελειοποιήσει ένα σχέδιο μπουκαλιού και φελλού που θα μπορούσε να αντέξει τις υψηλές πιέσεις που απαιτούσε η διαδικασία. Στον αφρώδη οίνο, μέρος της ζύμωσης πραγματοποιείται αφού εμφιαλωθεί το υγρό. Δεδομένου ότι η CO2 δεν μπορεί να ξεφύγει από το κλειστό δοχείο, η πίεση αυξάνεται μέσα. Με τη σειρά του, αυτό έχει ως αποτέλεσμα μεγάλες ποσότητες αερίου να διαλύονται πραγματικά στο υγρό, σύμφωνα με το νόμο του Henry - ένας κανόνας που λέει ότι η ποσότητα αερίου που μπορεί να διαλυθεί σε ένα υγρό είναι ανάλογη της πίεσης.
Μεταξύ άλλων, ο νόμος του Henry εξηγεί γιατί οι δύτες μπορούν να πάθουν ασθένεια αποσυμπίεσης εάν βιαστούν να ανέβουν στην επιφάνεια: σε μεγάλα βάθη, το σώμα εκτίθεται σε υψηλή πίεση και, κατά συνέπεια, αέρια διαλύονται στο αίμα και στους ιστούς σε υψηλές συγκεντρώσεις. Στη συνέχεια, όταν εμφανίζεται στην επιφάνεια, η πίεση επιστρέφει στο επίπεδο του περιβάλλοντος, έτσι ώστε το αέριο «διαλύεται» και απελευθερώνεται για να σχηματίσει επώδυνες, επιβλαβείς φυσαλίδες στο σώμα. Το ίδιο συμβαίνει όταν ξεβιδώνουμε ένα μπουκάλι σαμπάνια: η πίεση ξαφνικά μειώνεται στην ατμοσφαιρική του τιμή, το υγρό γίνεται υπερκορεσμένο με διοξείδιο του άνθρακα - και voilà, βγαίνουν φυσαλίδες!
Με την πάροδο του χρόνου, καθώς το υγρό συνεχίζει να απελευθερώνει αέριο, το μέγεθος των φυσαλίδων μεγαλώνει και η πλευστότητά τους αυξάνεται. Μόλις οι φυσαλίδες γίνουν αρκετά μεγάλες, δεν μπορούν να μείνουν κολλημένες στις μικροσκοπικές σχισμές στο γυαλί όπου σχηματίστηκαν αρχικά και έτσι ανεβαίνουν στην επιφάνεια. Λίγο αργότερα, δημιουργείται μια νέα φούσκα και η διαδικασία επαναλαμβάνεται. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο έχετε πιθανώς παρατηρήσει αλυσίδες φυσαλίδων να σχηματίζονται σε ποτήρια σαμπάνιας - καθώς και τη θλιβερή τάση των ανθρακούχων ποτών να παραμένουν μετά από λίγο.
Με ενδιαφέρον, ο Gérard Liger-Belair, καθηγητής χημικής φυσικής στο Πανεπιστήμιο Reims Champagne-Ardenne στη Γαλλία, ανακάλυψαν ότι το μεγαλύτερο μέρος του αερίου που χάνεται στην ατμόσφαιρα στο αφρώδες κρασί δεν διαφεύγει με τη μορφή φυσαλίδων, αλλά από την επιφάνεια του υγρού. Ωστόσο, αυτή η διαδικασία ενισχύεται πολύ από τον τρόπο με τον οποίο δημιουργούνται φυσαλίδες ενθαρρύνει η σαμπάνια να κυλήσει στο ποτήρι. Στην πραγματικότητα, εάν δεν υπήρχαν φυσαλίδες, θα χρειάζονταν εβδομάδες για να χάσει ένα ποτό το διοξείδιο του άνθρακα.
Ο ελκυστικός αφρώδης χαρακτήρας της σαμπάνιας μπορεί να βρεθεί και σε άλλα ποτά. Όταν πρόκειται για μπύρα και ανθρακούχο νερό, οι φυσαλίδες δεν προέρχονται από τη ζύμωση αλλά εισάγονται τεχνητά εμφιαλώνοντας το υγρό σε υψηλή πίεση με περίσσεια ποσότητας διοξειδίου του άνθρακα. Και πάλι, όταν ανοίξει, το αέριο δεν μπορεί να μείνει διαλυμένο, έτσι εμφανίζονται φυσαλίδες. Η τεχνητή ενανθράκωση ανακαλύφθηκε στην πραγματικότητα από τον Άγγλο χημικό του 18ου αιώνα Joseph Priestley - πιο γνωστό για την ανακάλυψη οξυγόνου - ενώ διερευνά μια μέθοδο για τη διατήρηση του πόσιμου νερού στα πλοία. Το ανθρακούχο νερό εμφανίζεται επίσης φυσικά: στη νότια γαλλική πόλη Vergèze - όπου εμφιαλώνεται η Perrier, η εμπορική μάρκα μεταλλικού νερού - μια υπόγεια πηγή νερού εκτίθεται στο διοξείδιο του άνθρακα σε υψηλή πίεση και βγαίνει φυσικά φυσαλιδωτή.
Όταν ένα ανθρακούχο ποτό είναι πλούσιο σε μολυσματικές ουσίες που κολλάνε στην επιφάνεια, γνωστή ως επιφανειοδραστικά, οι φυσαλίδες μπορεί να μην σκάσουν όταν φτάσουν στην κορυφή αλλά συσσωρεύονται εκεί ως αφρός. Αυτό είναι που δίνει το κεφάλι στη μπύρα. Με τη σειρά του, αυτός ο αφρός επηρεάζει την υφή, την αίσθηση στο στόμα και τη γεύση του ποτού. Από πιο φυσική σκοπιά, ο αφρός μονώνει επίσης το ποτό, διατηρώντας το πιο κρύο για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα και λειτουργώντας ως φράγμα στην διαφυγή διοξειδίου του άνθρακα. Αυτό το αποτέλεσμα είναι τόσο σημαντικό που στο στάδιο Dodger στο Λος Άντζελες η μπύρα μερικές φορές σερβίρεται με ένα κεφάλι τεχνητού αφρού. Πρόσφατα, οι ερευνητές έχουν ανακάλυψαν ένα άλλο ενδιαφέρον αποτέλεσμα: μια αφρώδης κεφαλή εμποδίζει την μπύρα να χυθεί όταν περπατάει με ανοιχτό ποτήρι στο χέρι.
Dπαρόλα αυτά κατανόηση του σχηματισμού φυσαλίδων στα ποτά, παραμένει ένα ερώτημα: γιατί μας αρέσουν τα ποτά με φυσαλίδες; Η απάντηση παραμένει ασαφής, αλλά μερικές πρόσφατες μελέτες μπορούν να μας βοηθήσουν να καταλάβουμε. Η αλληλεπίδραση του διοξειδίου του άνθρακα με ορισμένα ένζυμα που βρίσκονται στο σάλιο προκαλεί μια χημική αντίδραση που παράγει ανθρακικό οξύ. Αυτή η ουσία πιστεύεται ότι διεγείρει ορισμένους υποδοχείς πόνου, παρόμοιους με αυτούς που ενεργοποιούνται όταν δοκιμάζετε πικάντικο φαγητό. Φαίνεται λοιπόν ότι το λεγόμενο «τσίμπημα άνθρακα» είναι ένα είδος πικάντικης αντίδρασης-και στους ανθρώπους (περιέργως) φαίνεται να αρέσει.
Η παρουσία και το μέγεθος των φυσαλίδων μπορεί να επηρεάσει ακόμη και την αντίληψή μας για τη γεύση. Σε μια πρόσφατη μελέτη, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι οι άνθρωποι μπορούσαν να βιώσουν το δάγκωμα του ανθρακικού οξέος χωρίς φυσαλίδες, αλλά οι φυσαλίδες άλλαξαν την γεύση των πραγμάτων. Ακόμα δεν έχουμε μια σαφή εικόνα του μηχανισμού με τον οποίο οι φυσαλίδες επηρεάζουν τη γεύση, αν και οι κατασκευαστές αναψυκτικών έχουν τρόπους να προσαρμόσουν την ποσότητα ανθρακούχου ανάλογα με τη γλυκύτητα και τη φύση του ποτού. Φυσαλίδες επίσης επηρεάζουν ο ρυθμός με τον οποίο το αλκοόλ αφομοιώνεται στο σώμα - οπότε είναι αλήθεια ότι ένα αφρώδες ποτό θα σας κάνει να νιώσετε μεθυσμένος πιο γρήγορα.
Όσον αφορά εμάς, όλα αυτά προσφέρουν μια μεγάλη δικαιολογία για να μιλήσουμε για τη φυσική. Φυσικά, απολαμβάνουμε και τα αφρώδη ποτά - αλλά προσωπικά, γιορτάζουμε την προσθήκη μιας πινελιάς επιστήμης σε ένα θέμα, έτσι ώστε οι περισσότεροι άνθρωποι να μπορούν να συσχετιστούν με αυτό. Επιπλέον, τα αφρώδη υγρά έχουν πολλές πρακτικές εφαρμογές. Είναι απαραίτητα για ορισμένες τεχνικές εξαγωγής πετρέλαιο · για την εξήγηση θανατηφόρων υποβρυχίων εκρήξεων γνωστός as εκρήξεις limnic? και για την κατανόηση πολλών άλλων γεωλογικών πρωτοφανής, όπως ηφαίστεια και θερμοπίδακες, των οποίων η δραστηριότητα επηρεάζεται έντονα από το σχηματισμό και την ανάπτυξη φυσαλίδων αερίου στο υγρό που εκρήγνυται. Έτσι, την επόμενη φορά που θα γιορτάσετε και θα χτυπήσετε πίσω ένα ποτήρι φούσκα, να είστε βέβαιος ότι γνωρίζετε ότι η φυσική συμβάλλει στο άθροισμα της ανθρώπινης ευτυχίας. Υγεία!
Σχετικά με τους συγγραφείς
Ο Roberto Zenit είναι ερευνητής και καθηγητής μηχανικής στο Εθνικό Αυτόνομο Πανεπιστήμιο του Μεξικού και συνεργάτης της Αμερικανικής Φυσικής Εταιρείας. Το έργο του έχει δημοσιευτεί στο Περιοδικό Fluid Mechanics και Φυσικά υγρά ελέγχου, μεταξύ πολλών άλλων.
Ο Javier Rodríguez Rodríguez είναι αναπληρωτής καθηγητής στην Ομάδα Μηχανικών Ρευστών του Πανεπιστημίου Carlos III της Μαδρίτης. Το έργο του έχει εμφανιστεί στο Περιοδικό Fluid Mechanics, μεταξύ πολλών άλλων δημοσιεύσεων.
Αυτό το άρθρο δημοσιεύθηκε αρχικά στο Αιών και έχει αναδημοσιευτεί στο Creative Commons.
Σχετικά βιβλία
at InnerSelf Market και Amazon
