תחשוב על הפעם האחרונה שהיה לך מה לחגוג. אם קלטת את האירוע המשמח, המשקה שלך כנראה היה אלכוהולי - ומבעבע. האם תהיתם פעם למה זה כל כך מהנה להטביע כוס של משהו שמעורר סדרת מיקרו -פיצוצים בפה שלכם?
כוס משקה מבעבע מלאה בפיזיקה, היסטוריה ותרבות. כנראה שנתקלנו לראשונה בסחרור לצד גילוי האלכוהול, מכיוון שגם אתנול וגם פחמן דו חמצני (CO2) גז הם תוצרי לוואי של תסיסה. שתיית חומרים מוגזים להנאה - ולא רק להישאר בלחות - נראית כמשהו שרק בני אדם עושים.
בצרפת של המאה ה -17, הנזיר הבנדיקטי דום פריניון חידד מאוד את מה שאנו מכירים כיום כשמפניה. לקח לו שנים רבות לשכלל עיצוב בקבוק ופקק שיוכל לעמוד בלחצים הגבוהים שהתהליך דרש. ביין מבעבע חלק מהתסיסה מתרחש לאחר בקבוקי הנוזל. מאז ה- CO2 לא יכול להימלט מהמיכל הסגור, הלחץ נבנה בפנים. בתורו, הדבר גורם לכך שכמויות גז גדולות מומסות למעשה לנוזל, בהתאם לחוק הנרי - כלל הקובע כי כמות הגז שניתן להמיס בנוזל היא פרופורציונלית ללחץ.
בין היתר, חוק הנרי מסביר מדוע צוללנים יכולים לחלות במחלת דיקומפרסיה אם הם יזרמו את העלייה שלהם לפני השטח: בעומקים גדולים הגוף נחשף ללחץ גבוה וכתוצאה מכך גזים מומסים בדם וברקמות בריכוזים גבוהים. ואז, כשהוא עולה על פני השטח, הלחץ חוזר לרמת הסביבה, כך שהגז 'מתפוגג' ומשתחרר ליצירת בועות כואבות ומזיקות בגוף. אותו דבר קורה כשאנחנו מורידים בקבוק שמפניה: הלחץ פתאום יורד לערכו האטמוספרי, הנוזל הופך להיות רווי -יתר עם פחמן דו חמצני - וואלה, בועות מגיחות!
עם הזמן, כאשר הנוזל ממשיך לשחרר גז, גודל הבועות גדל, והציפה שלהן עולה. ברגע שהבועות גדלות מספיק, הן לא יכולות להישאר תקועות בנקיקים המיקרוסקופיים בכוס שבה נוצרו במקור, וכך הן עולות אל פני השטח. זמן קצר לאחר מכן נוצרת בועה חדשה והתהליך חוזר על עצמו. זו הסיבה שכנראה ראיתם שרשראות בועות שנוצרות בכוסות שמפניה - כמו גם הנטייה העצובה של משקאות תוססים להתייעל לאחר זמן מה.
למרבה הפלא, ג'רארד ליגר-בלייר, פרופסור לפיזיקה כימית באוניברסיטת ריימס שמפיין-ארדן בצרפת, גילה שרוב הגז שאבד לאטמוספירה ביין מבעבע לא בורח בצורה של בועות, אלא מפני השטח של הנוזל. עם זאת, תהליך זה משופר מאוד על ידי האופן בועות לעודד השמפניה שתזרום בכוס. למעשה, אם לא היו בועות, ייקח שבועות עד שמשקה יאבד את הפחמן הדו חמצני שלו.
את האופי המבעבע האטרקטיבי של שמפניה אפשר למצוא גם במשקאות אחרים. כשמדובר בבירה ומים מוגזים, הבועות אינן מגיעות מתסיסה אלא הן מוחדרות באופן מלאכותי על ידי בקבוק הנוזל בלחץ גבוה עם כמות עודפת של פחמן דו חמצני. שוב, כאשר הוא נפתח, הגז לא יכול להישאר מומס, ולכן נוצרות בועות. פחמן מלאכותי התגלה למעשה על ידי הכימאי האנגלי מהמאה ה -18 ג'וזף פריסטלי-הידוע יותר בזכות גילוי חמצן-תוך שהוא חוקר שיטה לשימור מי שתייה באוניות. מים מוגזים מתרחשים גם באופן טבעי: בעיירה ורגז שבצרפת הדרומית - שם בבקבוק Perrier, המותג המסחרי של מים מינרליים - מקור מים תת קרקעי נחשף לפחמן דו חמצני בלחץ גבוה, ועולה סחרחורת באופן טבעי.
כאשר משקה מוגז עשיר במזהמים שנדבקים אל פני השטח, המכונים פעילי שטח, בועות עלולות שלא להתפוצץ כשהן מגיעות למעלה אלא להצטבר שם כקצף. זה מה שנותן לבירה את הראש. בתורו, קצף זה משפיע על המרקם, תחושת הפה והטעם של המשקה. מנקודת מבט פיזית יותר, קצף מבודד גם את המשקה, שומר עליו קר יותר זמן ומשמש מחסום בפני בריחת פחמן דו חמצני. השפעה זו כה חשובה עד שבאצטדיון הדודגר בלוס אנג'לס מוגשת לפעמים בירה עם ראש קצף מלאכותי. לאחרונה, חוקרים עשו זאת גילה אפקט מעניין נוסף: ראש קצף מונע מהבירה להישפך כאשר הולכים עם כוס פתוחה ביד.
Dלמרות הסוליד שלנו הבנה של היווצרות בועות במשקאות, נותרה שאלה: רק למה אנחנו אוהבים משקאות עם בועות? התשובה נשארת חמקמקה, אך כמה מחקרים שנעשו לאחרונה יכולים לעזור לנו להבין. האינטראקציה של פחמן דו חמצני עם אנזימים מסוימים הנמצאים ברוק גורמת לתגובה כימית המייצרת חומצה פחמנית. סבורים כי חומר זה מעורר כמה קולטני כאב, הדומים לאלו המופעלים בעת טעימות מזון חריף. אז נראה שמה שמכונה 'נגיסת פחמן' הוא סוג של תגובה חריפה-ונראה שבני אדם (באופן מוזר) אוהבים את זה.
נוכחותן וגודלן של בועות יכולות אפילו להשפיע על תפיסת הטעם שלנו. לאחרונה לימוד, חוקרים גילו שאנשים יכולים לחוות את נשיכת החומצה הפחמנית ללא בועות, אך בועות אכן שינו את טעם הדברים. עדיין אין לנו תמונה ברורה של המנגנון שבאמצעותו בועות משפיעות על הטעם, אם כי ליצרני המשקאות הקלים יש דרכים להתאים את כמות הפחמן לפי המתיקות ואופי המשקה. בועות גם להשפיע על את קצב הטמעת האלכוהול בגוף - אז נכון שמשקה מבעבע יגרום לך להרגיש שיכור מהר יותר.
מבחינתנו, כל זה מציע תירוץ מצוין לדבר על פיזיקה. אנו נהנים גם ממשקאות מבעבעים - אך באופן אישי, אנו חוגגים הוספת מגע של מדע לנושא כך שרוב האנשים יוכלו להתייחס אליו. יתר על כן, לנוזלים מבעבעים יש יישומים פרקטיים רבים. הם חיוניים לכמה טכניקות לחילוץ שמן; להסבר פיצוצים תת מימיים קטלניים ידוע as התפרצויות לימניות; ולהבנת גיאולוגיות רבות אחרות תופעות, כמו הרי געש וגייזרים, שפעילותם מושפעת מאוד מהיווצרותן וצמיחתן של בועות גז בנוזל המתפרץ. לכן, בפעם הבאה שתחגגו ותדפקו כוס מבעבעת, הקפידו לדעת שהפיזיקה תורמת לסכום האושר האנושי. בְּרִיאוּת!
אודות הסופרים
רוברטו זניט הוא חוקר ופרופסור להנדסה באוניברסיטה הלאומית לאוטונומיה במקסיקו, ועמית בחברה האמריקאית לפיזיקלית. עבודותיו פורסמו ב- כתב העת למכניקת נוזלים ו נוזלים לבדיקה גופנית, יחד עם רבים אחרים.
חוויאר רודריגס רודריגס הוא פרופסור חבר בקבוצת מכניקת נוזלים של אוניברסיטת קרלוס השלישי במדריד. עבודתו הופיעה ב כתב העת למכניקת נוזלים, בין פרסומים רבים אחרים.
מאמר זה פורסם במקור ב נֵצַח ושוחרר מחדש תחת Creative Commons.
ספרים קשורים
at InnerSelf Market ואמזון
