Когда вы в последний раз праздновали? Если вы жарили барбекю, ваш напиток, скорее всего, был алкогольным. Вы когда-нибудь интересовались, почему так приятен напиток, который создает серию микроэксплозий во рту?
Стакан газированного напитка полон физики, истории и культуры. Вероятно, мы впервые столкнулись с ним наряду с открытием спирта, так как и этанол, и углекислый газ являются побочными продуктами ферментации.
Во Франции XVII века бенедиктинский монах Дом Перигнон значительно усовершенствовал то, что мы теперь знаем как шампанское. Ему потребовалось много лет, чтобы усовершенствовать конструкцию бутылки и пробки, которые могли бы выдержать высокие давления, которые требовались процессу. В игристом вине часть брожения происходит после розлива жидкости. Так как углекислый газ не может выйти из закрытого контейнера, давление накапливается внутри. В свою очередь, это приводит к тому, что большое количества газа фактически растворяется в жидкости, в соответствии с законом Генри - Норма, гласящая, что количество газа, которое может быть растворено в жидкости, пропорционально давлению.
Помимо прочего, закон Генри объясняет, почему водолазы могут получить декомпрессионную болезнь, если спешат с восхождением на поверхность: на больших глубинах организм подвергается воздействию высокого давления и, соответственно, газы растворяются в крови и тканях в высоких концентрациях. Затем при всплытии давление возвращается к уровню окружающей среды, так что газ высвобождается, образуя болезненные, вредные пузырьки в организме. То же самое происходит и при разгерметизации бутылки шампанского: давление вдруг падает обратно до своего атмосферного значения, жидкость становится перенасыщенной углекислым газом - появляются пузырьки!
Со временем, по мере того как жидкость продолжает высвобождать газ, размер пузырьков увеличивается, и их плавучесть увеличивается. Как только пузырьки становятся достаточно большими, они не могут оставаться прилипшими к микроскопическим щелям в стекле, где они изначально образовались, и поэтому они поднимаются на поверхность. Вскоре после этого образуется новый пузырь, и процесс повторяется. Именно поэтому вы, вероятно, наблюдали, как в бокалах шампанского образуются пузырьковые цепи.
Интригуя, Жерар Лигер-Белаир, профессор химической физики университета Реймса Шампань-Арденн во Франции, обнаружил, что большая часть газа, потерявшего атмосферу в игристом вине, уходит не в виде пузырьков, а с поверхности жидкости.
Привлекательный характер шампанского можно найти и в других напитках. Когда речь идет о газированной воде, пузырьки появляются не от ферментации, а вводятся искусственно, путем розлива жидкости при высоком давлении с избыточным количеством углекислого газа. Опять же, при открытии газ не может оставаться растворенным, поэтому появляются пузырьки. Искусственную карбонизацию на самом деле обнаружил английский химик XVIII века Джозеф Пристли - более известный тем, что обнаружил кислород - во время исследования метода сохранения питьевой воды на кораблях. Газированная вода также возникает естественным образом: в южном французском городе Вергезе - где розлив Перье, товарный бренд минеральной воды из подземного источника подвергается воздействию углекислого газа естественным способом.
Несмотря на наше полное понимание образования пузырей в напитках, остается вопрос: почему мы любим напитки с пузырьками? Некоторые недавние исследования могут помочь нам понять это. Взаимодействие углекислого газа с определенными ферментами, обнаруженными в слюне, вызывает химическую реакцию, в результате которой образуется карбоновая кислота. Считается, что это вещество стимулирует некоторые болевые рецепторы, похожие на те, которые активируются при дегустации пряной пищи. Так что кажется, что так называемый "укус карбонизации" - это своего рода пряная реакция - и людям, как ни странно это нравится.
Когда в следующий раз будете отмечать, какое ни будь мероприятие, или просто отдыхая, в приятном месте выпивая напитки с газировкой, знайте, что физика внесла свой вклад человеческого счастья.