Matematycy odkrywają na nowo widżet piwa

Wielu piwoszy zastanawia się nad następującymi kwestiami: dlaczego, gdy otwiera się puszkę piwa, bąbelki dwutlenku węgla tworzą się tak wolno. Dlaczego nie wszystkie na raz?

Badanie powstawania bąbelków w napojach gazowanych jest stosunkowo nową nauką. W rzeczywistości minęło dopiero dziesięć lat od rozstrzygnięcia tej sprawy przez naukowców. Jedna grupa obliczyła na podstawie pierwszych zasad szybkość, z jaką dwutlenek węgla wycieka z roztworu do bańki. Odpowiedź jest powolna. Co więcej, nie może rozpocząć się bez jakiegoś miejsca zarodkowania.

Następnie inna grupa odkryła, że ​​głównym źródłem zarodkowania są kieszenie gazu uwięzione we włóknach celulozowych w napoju. Nowinę powitał dźwięk stukających się szklanek na całym świecie. Problem rozwiązany, prawda?

Nie do końca. Podczas gdy większość piw i lagerów jest sprężanych dwutlenkiem węgla, niektóre piwa stoutowe, ciemne, takie jak Guinness, są sprężane mieszaniną dwutlenku węgla i azotu.

Robią to, ponieważ azot tworzy mniejsze bąbelki, dzięki czemu napój jest gładszy i bardziej kremowy w ustach. Ale to też znacząco zmienia dynamikę bańki. Pytanie brzmi dlaczego.

Dzisiaj William Lee, matematyk z Uniwersytetu w Limerick w Irlandii, wraz z kilkoma kumplami rozszerza teorię tworzenia się pęcherzyków o azot do mieszanki. Rzeczywiście, azot wycieka z roztworu wolniej, dzięki czemu jego bąbelki są mniejsze. Nie ma niespodzianki.

Ale sformułowanie problemu przez Lee i spółkę prowadzi do ciekawego pomysłu – możliwości zupełnie nowego typu widżetu.

Jeśli nie znasz widżetów, oto trochę tła. Jednym z problemów związanych z piwem sprzedawanym w puszkach pod ciśnieniem jest to, że otwieranie puszki, obniżanie ciśnienia piwa i wlewanie go do szklanki nie powoduje powstania wystarczającej ilości bąbelków, aby utworzyły się piany.

W latach 70., 80. i 90. zespół naukowców zajmujących się crackiem z Guinnessa rozwiązał ten problem za pomocą urządzenia, które stało się znane jako widget. W obecnej formie widget jest pustą kulą z małym otworem wypełnionym azotem i dwutlenkiem węgla pod ciśnieniem.

Otwarcie puszki powoduje, że gaz wyrzuca się do wnętrza, tworząc wiele milionów bąbelków w znacznie szybszym tempie niż zwykle. Te bąbelki następnie unoszą się do góry, tworząc głowę. Ten wspaniały wynalazek (niektórzy twierdzą, że najwspanialszy) pozwala pijącym cieszyć się w domu tak zwanym „guinnessem” bez puszek.

Lee i spółka zbadali problem, tworząc matematyczny model małego bąbelka azotu/dwutlenku węgla uwięzionego we włóknie celulozowym i sprawdzając, jak szybko będzie rósł.

W odważnym posunięciu matematyków potwierdzili nawet swoje wyniki liczbowe, obserwując prawdziwe bąbelki tworzące się we włóknach celulozowych w bibule filtracyjnej do kawy. Mówi się, że pojedyncze włókno wytwarza jeden bąbelek co 1,28 sekundy.

To nie brzmi na tyle, by zrobić jakąkolwiek różnicę w stosunku do puszki mocnego trunku, która wymaga około 10^8 bąbelków, aby uformować główkę. Ale jeśli nalanie napoju trwa 30 sekund, Lee i współpracownicy obliczyli, że wymagałoby to 4,3x10^6 włókien, mniej więcej tyle, ile znajduje się w kawałku bibuły filtracyjnej do kawy o powierzchni około 3 cm kwadratowych.

Ich pomysł polega na zastąpieniu ukochanego widżetu kartką papieru wielkości karty kredytowej. Zgaduję, że piwosze nie będą mieli nic przeciwko, jeśli nowe podejście utrzyma cenę jednego kufla na niskim poziomie. Czas na poważne testy.

Nr ref.: arxiv.org/abs/1103.0508 : Zarodkowanie bąbelków w piwach stout

Możesz teraz śledzić blog The Physics arXiv na Świergot

ukryć