Voici quelques découvertes scientifiques dignes d’un toast : des chercheurs de l’Université Brown et de l’Université de Toulouse en France ont expliqué pourquoi les bulles de champagne pétillent en ligne droite alors que les bulles d’autres boissons gazeuses, comme la bière ou les sodas, ne le font pas.
Les résultats, décrits dans une nouvelle étude Bodily Evaluate Fluids, sont basés sur une série d’expériences numériques et physiques, y compris, bien sûr, le versement de verres de champagne, de bière, d’eau pétillante et de vin mousseux. Les résultats expliquent non seulement ce qui donne au Champagne sa ligne de bulles, mais peuvent avoir des implications importantes pour la compréhension des écoulements de bulles dans le domaine de la mécanique des fluides.
“C’est le type de recherche sur lequel je travaille depuis des années”, a déclaré Roberto Zenit, professeur d’ingénierie à Brown, qui était l’un des auteurs de l’article. “La plupart des gens n’ont jamais vu un suintement océanique ou un réservoir d’aération mais la plupart d’entre eux ont bu un soda, une bière ou une coupe de champagne. En parlant de champagne et de bière, notre strategy directeur est de faire comprendre aux gens que la mécanique des fluides est importante dans leur vie quotidienne.”
L’objectif de l’équipe était d’étudier la stabilité des chaînes de bulles dans les boissons gazeuses. Une partie de l’expérience caractéristique de profiter de ces boissons réside dans les petites ou grandes bulles qui se forment lorsque la boisson est versée, créant une chaîne visible de bulles et de pétillants. Selon la boisson et ses ingrédients, la mécanique des fluides en jeu est différente.
Lorsqu’il s’agit de champagne et de vin mousseux, par exemple, les bulles de gaz qui apparaissent en permanence montent rapidement vers le haut en une seule file et continuent ainsi pendant un specific temps. C’est ce qu’on appelle une chaîne de bulles steady. Avec d’autres boissons gazeuses, comme la bière, de nombreuses bulles virent sur le côté, ce qui donne l’impression que plusieurs bulles apparaissent à la fois. Cela signifie que la chaîne de bulles n’est pas secure.
Les chercheurs ont entrepris d’explorer les mécanismes de ce qui rend les chaînes de bulles stables et s’ils pouvaient les recréer, rendant les chaînes instables aussi stables qu’elles le sont en Champagne ou en prosecco.
Les résultats de leurs expériences indiquent que les chaînes de bulles stables dans le champagne et d’autres vins mousseux sont dues à des ingrédients qui agissent comme des composés ressemblant à du savon appelés tensioactifs. Ces molécules ressemblant à des tensioactifs aident à réduire les tensions entre le liquide et les bulles de gaz, permettant une montée en douceur vers le haut.
“La théorie est qu’en Champagne, ces contaminants qui agissent comme des tensioactifs sont les bonnes choses”, a déclaré Zenit, auteur principal de l’article. “Ces molécules de protéines qui donnent de la saveur et de l’unicité au liquide sont ce qui rend les chaînes de bulles qu’elles produisent stables.”
Les expériences ont également montré que la stabilité des bulles est influencée par la taille des bulles elles-mêmes. Ils ont constaté que les chaînes avec de grosses bulles ont un sillage similaire à celui des bulles avec des contaminants, conduisant à une montée en douceur et à des chaînes stables.
Dans les boissons, cependant, les bulles sont toujours petites. Il fait des tensioactifs l’ingrédient clé pour produire des chaînes droites et stables. La bière, par exemple, contient également des molécules de kind tensioactif mais, selon le type de bière, les bulles peuvent monter en chaînes droites ou non. En revanche, les bulles dans l’eau gazeuse sont toujours instables auto il n’y a pas de contaminants aidant les bulles à se déplacer en douceur à travers les flux de sillage laissés par les autres bulles de la chaîne.
“Ce sillage, cette perturbation de la vitesse, provoque l’élimination des bulles”, a déclaré Zenit. “Au lieu d’avoir une seule ligne, les bulles finissent par previous davantage un cône.”
Les résultats de la nouvelle étude vont bien au-delà de la compréhension de la science qui entre dans les toasts de célébration, ont déclaré les chercheurs. Les résultats fournissent un cadre général en mécanique des fluides pour comprendre la development de clusters dans les écoulements à bulles, qui ont une valeur économique et sociétale.
Les systems qui utilisent le mélange induit par les bulles, comme les réservoirs d’aération dans les installations de traitement de l’eau, par exemple, bénéficieraient grandement aux chercheurs d’une meilleure compréhension de la façon dont les bulles se regroupent, de leurs origines et de la façon de prédire leur apparence. Dans la character, comprendre ces flux peut aider à mieux expliquer les suintements océaniques dans lesquels le méthane et le dioxyde de carbone émergent du fond de l’océan.
Les expériences menées par l’équipe de recherche étaient relativement simples – et certaines pourraient même être menées dans n’importe quel pub area. Pour observer les chaînes de bulles, les chercheurs ont versé des verres de boissons gazeuses dont de l’eau pétillante Pellegrino, de la bière Tecate, du champagne Charles de Cazanove et un brut à l’espagnole.
Pour étudier les chaînes de bulles et ce qui les rend stables, ils ont rempli un petit récipient rectangulaire en plexiglas de liquide et inséré une aiguille au fond afin de pouvoir pomper du gaz pour créer différents forms de chaînes de bulles.
Les chercheurs ont ensuite progressivement ajouté des tensioactifs ou augmenté la taille des bulles. Ils ont découvert que lorsqu’ils agrandissaient les bulles, ils pouvaient rendre stables les chaînes de bulles instables, même sans tensioactifs. Lorsqu’ils gardaient une taille de bulle fixe et n’ajoutaient que des tensioactifs, ils ont découvert qu’ils pouvaient également passer de chaînes instables à des chaînes stables.
Les deux expériences indiquent qu’il existe deux possibilités distinctes pour stabiliser une chaîne de bulles : ajouter des tensioactifs et faire des bulles as well as grosses, expliquent les chercheurs dans l’article.
Les chercheurs ont effectué des simulations numériques sur un ordinateur pour expliquer certaines des inquiries qu’ils ne pouvaient pas expliquer par les expériences physiques, telles que le calcul de la quantité de tensioactifs entrant dans les bulles de gaz, le poids des bulles et leur vitesse précise.
Ils prévoient de continuer à étudier la mécanique des chaînes de bulles stables dans le but de les appliquer à différents aspects de la mécanique des fluides, en particulier dans les écoulements à bulles.
“Nous nous intéressons à la façon dont ces bulles se déplacent et à leur relation avec les applications industrielles et dans la character”, a déclaré Zenit.