ไชโย! ฟิสิกส์ของฟองมีส่วนช่วยให้มนุษย์มีความสุขได้อย่างไร

คิดถึงครั้งสุดท้ายที่คุณมีอะไรจะฉลอง หากคุณดื่มอวยพรในโอกาสที่มีความสุข เครื่องดื่มของคุณอาจเป็นแอลกอฮอล์และฟองฟอด คุณเคยสงสัยหรือไม่ว่าทำไมการดื่มน้ำสักแก้วที่ก่อให้เกิดการระเบิดขนาดเล็กในปากของคุณจึงเป็นเรื่องสนุก

เครื่องดื่มฟองหนึ่งแก้วเต็มไปด้วยฟิสิกส์ ประวัติศาสตร์ และวัฒนธรรม เราอาจพบฟองสบู่ในครั้งแรกพร้อมกับการค้นพบแอลกอฮอล์ เนื่องจากทั้งเอทานอลและคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ก๊าซเป็นผลพลอยได้จากการหมัก การดื่มสารอัดลมเพื่อความสุข แทนที่จะเพียงแค่ดื่มน้ำให้เพียงพอ ดูเหมือนจะเป็นสิ่งที่มนุษย์เท่านั้นที่ทำ

ในฝรั่งเศสสมัยศตวรรษที่ 17 พระเบเนดิกติน Dom Pérignon ได้ขัดเกลาสิ่งที่เรารู้จักกันในปัจจุบันว่าเป็นแชมเปญอย่างมาก เขาใช้เวลาหลายปีกว่าจะออกแบบขวดและจุกไม้ก๊อกให้สมบูรณ์แบบซึ่งทนทานต่อแรงกดดันสูงในกระบวนการนี้ ในไวน์อัดลม การหมักส่วนหนึ่งเกิดขึ้นหลังจากบรรจุของเหลวแล้ว ตั้งแต่ CO2 หนีออกจากภาชนะปิดไม่ได้ ความดันก่อตัวขึ้นภายใน ในทางกลับกัน ส่งผลให้ปริมาณก๊าซจำนวนมากถูกละลายลงในของเหลว ตามกฎของเฮนรี่ ซึ่งเป็นกฎที่ระบุว่าปริมาณของก๊าซที่สามารถละลายในของเหลวนั้นแปรผันตามความดัน

เหนือสิ่งอื่นใด กฎของเฮนรีอธิบายว่าทำไมนักดำน้ำสามารถป่วยจากการบีบอัดได้หากพวกเขารีบขึ้นไปที่พื้นผิว: ที่ระดับความลึกมาก ร่างกายต้องสัมผัสกับความกดอากาศสูง และด้วยเหตุนี้ ก๊าซจะละลายในเลือดและเนื้อเยื่อที่มีความเข้มข้นสูง จากนั้นเมื่อลอยขึ้นสู่ผิว ความดันจะกลับสู่ระดับแวดล้อม ทำให้ก๊าซ 'ละลาย' และถูกปล่อยออกมาเพื่อสร้างฟองอากาศที่เจ็บปวดและเป็นอันตรายในร่างกาย สิ่งเดียวกันนี้จะเกิดขึ้นเมื่อเราเปิดขวดแชมเปญหนึ่งขวด: แรงดันลดลงอย่างกะทันหันกลับเป็นค่าบรรยากาศ ของเหลวจะอิ่มตัวด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ยิ่งยวด – และ voila, ฟองสบู่ออกมา!

เมื่อเวลาผ่านไป เมื่อของเหลวยังคงปล่อยก๊าซ ขนาดของฟองอากาศก็จะโตขึ้น และการลอยตัวของพวกมันก็เพิ่มขึ้น เมื่อฟองอากาศมีขนาดใหญ่เพียงพอแล้ว ฟองเหล่านี้จะติดอยู่กับรอยแยกขนาดเล็กในแก้วซึ่งก่อตัวขึ้นในตอนแรกไม่ได้ ดังนั้นจึงลอยขึ้นสู่ผิวน้ำ ไม่นานหลังจากนั้น ฟองสบู่รูปแบบใหม่และกระบวนการก็เกิดขึ้นซ้ำ นั่นเป็นสาเหตุว่าทำไมคุณจึงอาจสังเกตเห็นโซ่ฟองสบู่ก่อตัวในแก้วแชมเปญ เช่นเดียวกับแนวโน้มที่น่าเศร้าของเครื่องดื่มที่มีฟองจะแบนหลังจากผ่านไประยะหนึ่ง


กราฟิกสมัครสมาชิกภายในตัวเอง


Gérard Liger-Belair ศาสตราจารย์วิชาฟิสิกส์เคมีที่มหาวิทยาลัย Reims Champagne-Ardenne ประเทศฝรั่งเศส ค้นพบ ว่าก๊าซส่วนใหญ่ที่สูญเสียไปกับบรรยากาศในสปาร์กลิงไวน์ไม่ได้หนีออกมาในรูปของฟองสบู่ แต่มาจากพื้นผิวของของเหลว อย่างไรก็ตาม กระบวนการนี้ได้รับการปรับปรุงอย่างมากโดยวิธีฟองสบู่ ส่งเสริม แชมเปญให้ไหลในแก้ว อันที่จริง หากไม่มีฟองอากาศ เครื่องดื่มจะใช้เวลาหลายสัปดาห์กว่าจะสูญเสียคาร์บอนไดออกไซด์

ลักษณะฟองที่น่าดึงดูดใจของแชมเปญสามารถพบได้ในเครื่องดื่มอื่นๆ เช่นกัน เมื่อพูดถึงเบียร์และน้ำอัดลม ฟองอากาศไม่ได้มาจากการหมัก แต่ถูกนำเข้ามาโดยวิธีเทียมโดยการบรรจุของเหลวที่ความดันสูงด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ในปริมาณที่มากเกินไป อีกครั้งเมื่อเปิดออก แก๊สจะไม่สามารถละลายได้ จึงเกิดฟองอากาศ คาร์บอนไดออกไซด์ประดิษฐ์ถูกค้นพบโดยนักเคมีชาวอังกฤษในศตวรรษที่ 18 โจเซฟ พรีสลีย์ ซึ่งเป็นที่รู้จักกันดีในเรื่องการค้นพบออกซิเจน ขณะที่กำลังศึกษาวิธีการกักเก็บน้ำดื่มบนเรือ น้ำอัดลมก็เกิดขึ้นตามธรรมชาติเช่นกัน ในเมือง Vergèze ทางตอนใต้ของฝรั่งเศส ซึ่ง Perrier ซึ่งเป็นแบรนด์น้ำแร่เชิงพาณิชย์บรรจุขวด แหล่งน้ำใต้ดินจะสัมผัสกับคาร์บอนไดออกไซด์ที่ความดันสูง และเกิดฟองขึ้นเองตามธรรมชาติ

เมื่อเครื่องดื่มอัดลมอุดมไปด้วยสารปนเปื้อนที่เกาะติดกับพื้นผิวที่เรียกว่า, ลดแรงตึงผิวฟองสบู่อาจไม่แตกเมื่อไปถึงด้านบน แต่สะสมเป็นฟอง นั่นคือสิ่งที่ทำให้เบียร์หัวของมัน ในทางกลับกัน โฟมนี้จะส่งผลต่อเนื้อสัมผัส กลิ่นปาก และรสชาติของเครื่องดื่ม จากมุมมองทางกายภาพที่มากขึ้น โฟมยังช่วยป้องกันเครื่องดื่ม ทำให้เครื่องดื่มเย็นขึ้นเป็นเวลานานและทำหน้าที่เป็นอุปสรรคต่อการหลบหนีของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ เอฟเฟกต์นี้สำคัญมากจนบางครั้งเสิร์ฟเบียร์ใน Dodger Stadium ในลอสแองเจลิสด้วยโฟมเทียม เมื่อเร็วๆ นี้ นักวิจัยได้ ค้นพบ เอฟเฟกต์ที่น่าสนใจอีกอย่างหนึ่ง: หัวโฟมช่วยป้องกันไม่ให้เบียร์หกเมื่อเดินพร้อมกับแก้วที่เปิดอยู่

Dทั้งๆ ที่แข็งของเรา ความเข้าใจ ของการเกิดฟองในเครื่องดื่ม คำถามยังคงอยู่: ทำไมเราถึงชอบดื่มเครื่องดื่มที่มีฟองสบู่? คำตอบยังคงเข้าใจยาก แต่การศึกษาล่าสุดบางส่วนสามารถช่วยให้เราเข้าใจได้ ปฏิกิริยาของคาร์บอนไดออกไซด์กับเอ็นไซม์บางชนิดที่พบในน้ำลายทำให้เกิดปฏิกิริยาทางเคมีซึ่งทำให้เกิดกรดคาร์บอนิก เชื่อกันว่าสารนี้กระตุ้นตัวรับความเจ็บปวด คล้ายกับสารกระตุ้นเมื่อชิมอาหารรสเผ็ด ดังนั้น ดูเหมือนว่าสิ่งที่เรียกว่า 'การกัดคาร์บอน' เป็นปฏิกิริยาแบบเผ็ดร้อน และดูเหมือนว่ามนุษย์ (ที่แปลก) จะชอบมัน

การมีอยู่และขนาดของฟองอากาศสามารถส่งผลต่อการรับรู้รสชาติของเราได้ ในช่วงที่ผ่านมา ศึกษา, นักวิจัยพบว่าผู้คนสามารถสัมผัสกับกรดคาร์บอนิกกัดได้โดยไม่มีฟองอากาศ แต่ฟองอากาศเปลี่ยนรสชาติของสิ่งต่าง ๆ เรายังไม่มีภาพที่ชัดเจนของกลไกที่ฟองสบู่ส่งผลต่อรสชาติ แม้ว่าผู้ผลิตน้ำอัดลมจะมีวิธีการปรับปริมาณคาร์บอเนตตามความหวานและธรรมชาติของเครื่องดื่ม บับเบิ้ลด้วย มีผลต่อ อัตราการดูดซึมแอลกอฮอล์เข้าสู่ร่างกาย ดังนั้น จึงเป็นความจริงที่เครื่องดื่มที่มีฟองจะทำให้คุณรู้สึกมึนเมาเร็วขึ้น

เท่าที่เราคิด ทั้งหมดนี้เป็นข้ออ้างที่ดีในการพูดเกี่ยวกับฟิสิกส์ แน่นอนว่าเราชอบเครื่องดื่มที่มีฟองมากเช่นกัน แต่โดยส่วนตัวแล้ว เราเฉลิมฉลองการเพิ่มสัมผัสของวิทยาศาสตร์ในหัวข้อ เพื่อให้คนส่วนใหญ่สามารถเข้าใจได้ ยิ่งไปกว่านั้น ของเหลวที่เป็นฟองยังมีการใช้งานจริงอีกมากมาย จำเป็นสำหรับเทคนิคบางอย่างในการสกัด น้ำมัน; เพื่ออธิบายการระเบิดใต้น้ำที่อันตรายถึงตาย ที่รู้จักกัน as การปะทุของลิมนิก; และเพื่อความเข้าใจทางธรณีวิทยาอื่น ๆ อีกมากมาย ปรากฏการณ์เช่น ภูเขาไฟและน้ำพุร้อน ซึ่งกิจกรรมได้รับอิทธิพลอย่างมากจากการก่อตัวและการเติบโตของฟองก๊าซในของเหลวที่ปะทุ ดังนั้น ครั้งต่อไปที่คุณเฉลิมฉลองและเคาะฟองแก้วออกมา คุณต้องรู้ว่าฟิสิกส์มีส่วนทำให้เกิดความสุขของมนุษย์ Salud!เคาน์เตอร์อิออน - อย่าลบ

เกี่ยวกับผู้แต่ง

Roberto Zenit เป็นนักวิจัยและศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมที่ National Autonomous University of Mexico และเพื่อนของ American Physical Society ผลงานของเขาได้รับการตีพิมพ์ใน วารสารกลศาสตร์ของไหล และ ของเหลวทบทวนทางกายภาพ, หมู่คนอื่น ๆ อีกมากมาย 

Javier Rodríguez Rodríguez เป็นรองศาสตราจารย์ของ Fluid Mechanics Group ของ Carlos III University of Madrid ผลงานของเขาได้ปรากฏอยู่ใน วารสารกลศาสตร์ของไหลท่ามกลางสิ่งพิมพ์อื่น ๆ อีกมากมาย 

บทความนี้ถูกตีพิมพ์ครั้งแรกที่ กัลป์ และได้รับการเผยแพร่ซ้ำภายใต้ครีเอทีฟคอมมอนส์

หนังสือที่เกี่ยวข้อง

at ตลาดภายในและอเมซอน