シャンパンの泡がきれいな直線を描いて上がるのには理由がある

ベラ・アイザックス＝トーマス ベラ・アイザックス＝トーマス

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パーティーでシャンパンのフルートを見つめ、グラスの底から立ち上る泡の果てしなく均一な行進に魅了されたことはありますか?

もしそうなら、あなたはその経験を、炭酸飲料中の泡がなぜそのように振る舞うのかを調査することを決めた国際的な研究者グループとその経験を共有します。

彼らがこの疑問を追求するきっかけとなったのは、古き良き時代の好奇心のためだけではなく、バブルチェーンを研究する実際的な理由が広範囲にあるためでもある、と共著のブラウン大学工学部教授ロベルト・ゼニット氏は述べた。研究。

「この研究は、気泡の動きが重要な自然現象や産業応用に関する疑問に答えるために重要です」と、研究グループが気泡動力学、この場合は「液体内で気体の体積がどのように移動するか」を長年研究してきたゼニット氏は述べた。二相気泡流。

二相流は、ペニシリンの生産から海の浸出、あるいは海底から現れるメタンの泡に至るまで、さまざまなプロセスで役割を果たしているとゼニット氏は説明した。 バブルのダイナミクスの謎を解明することが、これらのシステムを理解する鍵であると彼は述べた。

「つまり、基本的に、それは日常生活の中での活発な流れを説明するための単なる言い訳です」と彼は言いました。

暗号を解読するために、ゼニットと彼の同僚は、炭酸水、ビール、シャンパンなどのいくつかの液体内の気泡を観察し、数値シミュレーションを使用して、気泡や気泡の周囲の流体の速度など、液体内の力の定量的な測定値を計算しました。

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彼らの大きな結論は？ シャンパンのフルートで見られるように、小さな泡が安定した連鎖を続けることができる 1 つの方法は、泡が移動する液体にその表面に付着する分子が含まれており、泡がより硬くなる場合です。

ノースカロライナ州立大学の物理学博士研究員で、この研究には関与していないカルメン・リー氏は、「シャンパンのグラスを楽しむ新しい方法とは別に、これらの発見は、泡立つ液体の背後にある複雑な物理学の理解にまた一歩近づいた」と述べた。と電子メールでPBS NewsHourに語った。 彼女は、泡状の液体には「幅広い用途」があると付け加えた。

しかし、これは実際には何を意味するのでしょうか? この質問に答えるには、物理​​学の短期集中コースが必要です。 ここでは、シャンパンの泡がどのようにして端正でエレガントな踊りを披露するのか、そしてなぜこの研究結果が他の業界にとって重要なのかを説明します。

シャンパンなどの炭酸飲料はその例です。二相流 。 この場合の「相」という用語は物質の状態を指します。 シャンパンの 2 つの相は、液体そのものと、泡の原因となる溶解した二酸化炭素ガスです。

この流れを理解する上で重要なことがいくつかあります。 1つは変形 、または材料に力を加えたときの影響。 指に輪ゴムをかけて伸ばすと変形の一例です。 一方、液体に力が加わると、流れ、つまり連続的な変形が生じます。

「この止まらない変形が流れと呼ばれるもので、それが液体の働きです」とゼニット氏は言う。 「水を家に運ぶには、ポンプを使ってこの力を加え、それが流れを引き起こします。」

気泡が液体中を移動するとき、気泡は変形する可能性があります。 小さな気泡は球形を維持することが多いですが、大きな気泡はこの現象が起こりやすくなります。 それは、物体が液体中を移動する際にその周囲に圧力が発生し、その圧力が表面全体にかかると力になるからだとゼニット氏は説明した。

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