Fikirkan terakhir kali anda mempunyai sesuatu untuk diraikan. Sekiranya anda menghidangkan kebahagiaan, minuman anda mungkin beralkohol - dan bergelembung. Pernahkah anda tertanya-tanya mengapa ia begitu menyeronokkan untuk menyedikan segelas sesuatu yang mengetengahkan suntikan microexplosions dalam mulut anda?
Segelas minuman bergelembung penuh dengan fizik, sejarah dan budaya. Kita mungkin pertama kali menemui fizz bersama penemuan alkohol, kerana kedua-dua etanol dan karbon dioksida (CO2) gas adalah hasil sampingan daripada penapaian. Minum bahan berkarbonasi untuk keseronokan - bukannya hanya tinggal terhidrat - nampaknya hanya sesuatu yang dilakukan manusia.
Pada abad 17 abad ke-17, Bouedictine monk Dom Pérignon sangat menyempurnakan apa yang kita ketahui sekarang sebagai Champagne. Ia mengambil masa bertahun-tahun untuk menyempurnakan reka bentuk botol dan gabus yang dapat menahan tekanan tinggi yang diperlukan oleh proses itu. Dalam wain yang berkilauan, sebahagian daripada penapaian berlaku selepas cecair telah dibotolkan. Sejak CO2 tidak dapat melepaskan bekas tertutup, tekanan membina di dalam. Sebaliknya, ini menyebabkan kuantiti gas yang besar dibubarkan ke dalam cecair, mengikut undang-undang Henry - suatu peraturan yang menyatakan bahawa jumlah gas yang boleh dibubarkan dalam cecair adalah berkadar dengan tekanan.
Antara perkara lain, undang-undang Henry menerangkan mengapa para penyelam boleh mendapat penyakit penyahmampatan jika mereka tergesa-gesa mendaki ke permukaan: pada kedalaman yang besar, tubuh terdedah kepada tekanan tinggi dan, akibatnya, gas dibubarkan dalam darah dan tisu dalam kepekatan yang tinggi. Kemudian, apabila permukaan, tekanan akan kembali ke tahap ambien, supaya gas itu 'larut' dan dibebaskan untuk membentuk gelembung yang menyakitkan dan berbahaya di dalam badan. Perkara yang sama berlaku apabila kita menutup botol Champagne: tekanan tiba-tiba jatuh ke nilai atmosfera, cecair menjadi supersaturated dengan karbon dioksida - et voila, gelembung muncul!
Dari masa ke masa, sebagai cecair terus melepaskan gas, saiz gelembung tumbuh, dan keapungan mereka meningkat. Setelah gelembung menjadi cukup besar, mereka tidak dapat terjebak ke celah-celah mikroskopik di kaca tempat mereka terbentuk semula, sehingga mereka naik ke permukaan. Tidak lama selepas itu, bentuk gelembung baru dan prosesnya berulang. Itulah sebabnya anda mungkin telah melihat rantai gelembung yang terbentuk di dalam gelas Champagne - serta kecenderungan sedih minuman bergas untuk menjadi rata selepas beberapa ketika.
Yang luar biasa, Gérard Liger-Belair, profesor fisika kimia di University of Reims Champagne-Ardenne di Perancis, ditemui bahawa kebanyakan gas yang hilang ke atmosfera dalam wain berkilauan tidak melarikan diri dalam bentuk buih, tetapi dari permukaan cecair. Walau bagaimanapun, proses ini sangat dipertingkatkan dengan cara gelembung itu menggalakkan Champagne mengalir di dalam kaca. Malah, jika tidak ada buih, ia akan mengambil masa beberapa minggu untuk minum untuk kehilangan karbon dioksidanya.
Watak sampingan yang menarik Champagne boleh didapati dalam minuman lain juga. Ketika datang ke bir dan air berkarbonat, gelembung tidak berasal dari penapaian tetapi diperkenalkan secara buatan oleh pembotolan cecair pada tekanan tinggi dengan jumlah karbon dioksida yang berlebihan. Sekali lagi, apabila dibuka, gas tidak boleh dibubarkan, jadi buih muncul. Pengkarbonan tiruan sebenarnya ditemui oleh ahli kimia Inggeris abad 18 abad ke-125 Joseph Priestley - lebih dikenali untuk menemui oksigen - sambil menyiasat kaedah untuk memelihara air minuman di kapal. Air berkarbonasi juga berlaku secara semulajadi: di bandar Vergèze di selatan Perancis - di mana Perrier, jenama komersial air mineral, dibotolan - sumber air bawah tanah terdedah kepada karbon dioksida pada tekanan tinggi, dan muncul secara semulajadi.
Apabila minuman berkarbonat kaya dengan bahan pencemar yang melekat pada permukaan, dikenali sebagai surfactants, gelembung mungkin tidak pecah ketika mereka mencapai puncak tetapi terkumpul di sana sebagai buih. Inilah yang memberi bir kepalanya. Sebaliknya, buih ini menjejaskan tekstur, mulut dan rasa minuman. Dari perspektif yang lebih fizikal, buih juga memisahkan minuman, menjaga ia lebih sejuk untuk masa yang lebih lama dan bertindak sebagai penghalang untuk melepaskan karbon dioksida. Kesan ini sangat penting bahawa di Stadium Dodger di bir Los Angeles kadang-kadang dihidangkan dengan kepala buatan buatan. Baru-baru ini, penyelidik mempunyai ditemui Satu lagi kesan menarik: kepala buih menghalang bir daripada menumpahkan apabila seseorang berjalan dengan kaca terbuka di tangan.
Despit pepejal kami pemahaman pembentukan gelembung dalam minuman, satu soalan tetap: mengapa kita suka minuman dengan gelembung? Jawapannya masih sukar difahami tetapi beberapa kajian baru-baru ini dapat membantu kita memahami. Interaksi karbon dioksida dengan enzim tertentu yang terdapat dalam air liur menyebabkan reaksi kimia yang menghasilkan asid karbonik. Bahan ini dipercayai merangsang beberapa reseptor kesakitan, sama seperti yang diaktifkan semasa mencicipi makanan pedas. Jadi nampaknya apa yang dipanggil 'gigitan karbonasi' adalah sejenis reaksi pedas - dan manusia (pelik) nampaknya menyukainya.
Kehadiran dan saiz buih juga boleh mempengaruhi persepsi kita tentang rasa. Dalam baru-baru ini belajar, Para penyelidik mendapati bahawa orang dapat mengalami gigitan asid karbonik tanpa gelembung, tetapi gelembung mengubah apa yang dirasakan. Kami masih tidak mempunyai gambaran yang jelas tentang mekanisme di mana gelembung mempengaruhi rasa, walaupun pengeluar minuman ringan mempunyai cara menyesuaikan jumlah karbonan mengikut kemanisan dan sifat minuman. Bubbles juga menjejaskan kadar di mana alkohol diasimilasikan ke dalam badan - jadi benar bahawa minuman bergelembung akan membuat anda berasa lebih matang dengan cepat.
Setakat yang kita bimbangkan, semua ini menawarkan alasan yang bagus untuk bercakap tentang fizik. Kami juga menikmati minuman bergula, tentu saja - tetapi secara peribadi, kami meraikan menambah sentuhan sains ke subjek sehingga kebanyakan orang boleh mengaitkannya. Apa lagi, cecair berbuih mempunyai banyak aplikasi praktikal. Mereka penting untuk beberapa teknik untuk mengekstrak minyak; untuk menerangkan letupan bawah laut yang mematikan diketahui as letusan limnik; dan untuk memahami banyak geologi yang lain fenomena, seperti gunung berapi dan geyser, yang aktivitinya sangat dipengaruhi oleh pembentukan dan pertumbuhan buih gas dalam cecair yang meletus. Oleh itu, apabila anda merayakan dan mengetuk kembali segelas bergelora, pastikan anda tahu bahawa fizik menyumbang kepada jumlah kebahagiaan manusia. Salud!
Mengenai Pengarang
Roberto Zenit adalah penyelidik dan profesor kejuruteraan di Universiti Autonomi Nasional Mexico, dan juga ahli Persatuan Fizikal Amerika. Karya-karyanya telah diterbitkan di Jurnal Mekanis Fluida and Bendalir Kajian Fizikal, antara yang lain.
Javier Rodríguez Rodríguez adalah profesor bersekutu dengan Kumpulan Mekanik Fluida Carlos III University of Madrid. Karyanya telah muncul di Jurnal Mekanis Fluida, di antara banyak penerbitan lain.
Artikel ini pada asalnya diterbitkan pada Aeon dan telah diterbitkan semula di bawah Creative Commons.
Buku-buku yang berkaitan
at InnerSelf Market dan Amazon
