你哈啤酒时有注意过里面的泡泡吗？

Lv.25变形虫

牛顿

现代啤酒主要由水、谷物、酵母和啤酒花发酵而成。发酵过程中，酵母菌会分解谷物中的淀粉，产生可口的糖、醉人的酒精以及二氧化碳——而这正是气泡的来源。啤酒在罐装时，还会被生产商注入额外的二氧化碳，以增加容器中的压力。这导致开瓶时，或是倒入杯中时，啤酒中总会涌出不少气泡。

所以，当你小心翼翼地将啤酒倒入杯中时，到底会冒出多少泡泡？为了弄清楚这个问题，法国兰斯-香槟-阿登大学（University of Reims Champagne-Ardenne）的杰拉德·利格·贝莱尔（Gérard Liger-Belair）和克拉拉·西林德（Clara Cilindre）做了充分的理论分析，并用实验验证了他们的预测，他们还将结论发表在ACS Omega期刊上。他们的实验表明，一杯啤酒冒出的气泡总数，大约在20万～200万个之间。一杯啤酒中能产生的气泡总数受到三个因素的限制，啤酒中二氧化碳的总量，每个气泡中二氧化碳的含量，以及最后啤酒不再形成气泡时，啤酒中二氧化碳的浓度。

二氧化碳溶于水，但二氧化碳溶解度的数据大多是在纯水中的数据，对于啤酒这种酒精含量5%左右的混合物，数据就很稀有了。好在2013年，已经有人研究过二氧化碳在啤酒中的溶解问题。不过有一点对于水和啤酒来说都是相通的：液体中能溶解多少二氧化碳，是和气压密切相关的。

这被称为亨利定律（Henry’s law），即气压越高，啤酒中能溶解的二氧化碳越多。一般而言，啤酒瓶并不会被完全装满，会在瓶口留下一点空间，正是这里的气压决定了啤酒中能溶解多少二氧化碳。一般而言，二氧化碳的溶解度并不是很高。但是由于啤酒瓶中气压较高，溶解度上升，瓶中啤酒的体积也远大于气体的体积，因此瓶中大部分二氧化碳都集中在啤酒中。对于0～5摄氏度的啤酒，内部气压一般为2个大气压。当你起开酒瓶时，瓶盖被“砰”的一声弹飞，气压也随之下降，瓶中的气压也都回到了一个大气压。而这时，啤酒内溶解的二氧化碳也就成了过饱和状态，二氧化碳就能溢出了。但是显然，开瓶时“绅士”与否，会影响开瓶产生的气泡的多少。这是因为就算溶解的二氧化碳已经到达过饱和状态，但从液体中形成气泡，是会让整个体系能量上升的，所以气体难以自发从啤酒中冒出来。只有啤酒中有现成的气腔时，气体才能从啤酒中自发成核，形成泡泡。

根据啤酒-二氧化碳界面的表面张力强度、大气压力、二氧化碳在啤酒中的溶解度和浓度，可以计算出激发气泡成核（Bubble Nucleation）的气腔的临界曲率半径。对于实验中使用的6摄氏度，酒精含量5%的啤酒来说，只要曲率半径大于0.7微米，或者说原始气腔的直径大于1.4微米，它就能从气腔成长为泡泡。

就算你开瓶时不那么“狂野”，尽可能避免因摇晃而啤酒瓶中产生太多气腔，酒杯也不会放过你。虽然多数玻璃杯表面看上去非常光滑，但如果把它们放到显微镜下审视，就会发现上面布满在制造过程中留下的细微缺口。每个缺口都是一个不可消灭的气腔，让溶解在啤酒中的二氧化碳鱼贯而出。一般而言，玻璃杯底部不平整的地方更多，这也是大部分气泡都会从酒杯底部涌出的原因。二氧化碳不断析出，啤酒中的二氧化碳浓度也越来越低，这样所需要气腔的半径也越来越大。直到啤酒中再也没有足够大的气腔能让二氧化碳析出，气泡也就不会再析出了。算出临界点，就能得到啤酒不再冒泡时的二氧化碳浓度。