Att öppna en flaska bubblande skapar chockvågor som de i supersoniska avgaser från en jaktflygplan, enligt en ny studie.
Den sekundära popen av en champagnekork skapas av en snabb utströmning av högtrycksgas som länge fastnat i flaskans nacke. Nu har en grupp forskare använt höghastighetsfotografering för att visualisera kemin bakom den ikoniska popen.
För experimentet förvärvade de sex champagne roséflaskor, varav två lagrade vid 30 grader Celsius (86 grader Fahrenheit) och två vid 20 C (68 F) under tre dagar. Dessa flaskor hade tidigare åldrats i 42 månader och genomgått det som kallas "Prize de mousse", en typ av alkoholfermentering. Under denna process matar jäst på socker för att skapa koldioxid, vilket ger champagne dess fizz.
Forskarna använde sedan en höghastighetskamera för att spela in det ögonblick som korkarna poppade. Höghastighetskameran var ansluten till en mikrofon som spelade in stöten och utlöste kameran för att knäppa en serie foton.
Det här är vad forskarna såg: När korken spratt ut ur flaskan sköts den våldsamt av snabbt expanderande koldioxid och vattenånga som länge hade varit inneslutna i flaskans hals. Denna plötsliga förändring i tryck fick koldioxid och vattenånga att svalna till iskristaller och kondensera till en dimma som flödade ut med korken.
Men till deras överraskning fann forskarna att inom det första millisekundet av korkpoppen ledde detta plötsliga tryckfall i flaskan till synliga chockvågor, kallade "Mach-skivor". Dessa Mach-skivor, som också skapas i avgaserna från jaktflygplan, bildas eftersom den utströmmande gasen expanderar till luften extremt snabbt - med över dubbelt ljudets hastighet. De försvinner lika snabbt när trycket i flaskan återgår till det normala.
Bildandet av dessa Mach-skivor "var en stor överraskning", säger huvudförfattaren Gérard Liger-Belair, professor i kemisk fysik vid University of Reims Champagne-Ardenne i Frankrike. "Fysiken var redan känd inom flyg- och rymdteknik, men inte alla inom champagnevetenskap."
Dessutom upptäckte forskarna att flaskorna lagrade vid rumstemperatur skapade en helt annan "pop" än de som lagras vid varmare temperaturer.
Eftersom koldioxid är mindre lösligt vid högre temperaturer finns det en större mängd av gasen som sitter i halsen på flaskorna lagrade vid varmare temperaturer. Så gasen inuti flaskorna lagrade vid 30 ° C är under högre tryck än de som lagras vid 20 C. När kork i 30 C-flaskan släpper ut, är tryckfallet och temperaturen större än i flaskorna lagrade vid svalare temperaturer.
Den varmare flaskan skapar stora iskristaller och, tack vare hur dessa kristaller sprider ljus, en gråvit dimma. Rumstemperaturflaskan skapar under tiden mindre iskristaller och bildar en blåare dimma. "Förhoppningsvis kommer människor att känna berörda av den vackra vetenskapen gömd i en enkel flaska champagne eller mousserande vin," sade Liger-Belair.
Resultaten publicerades 20 september i tidskriften Science Advances.
