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    你哈啤酒时有注意过里面的泡泡吗?

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    • Lv.11巨型病毒
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      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。

      Lv.14变形虫
      VIP4
      居里夫人
      涨知识了 [s-2]

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      Lv.16微波波长
      VIP4
      阿基米德🌏
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      头像我脑补的是仰望星空的猫猫

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      Lv.2中微子
      欧拉
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      Kun牛顿
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