身体的

香槟长笛的海洋

通过气泡的升高,在液体中打印的一瓶香槟和涡旋运动来观察到的冷凝效应在液体中唤醒了一些大气或海洋观察。

Gérardliger-belair,Clara Cillindre,Fabien Beaumont和Guillaume Polidori 对于Science N°459
本文保留用于科学用户

近几十年来,泡沫和泡沫的科学已经显着发展。物理学家,化学家和数学家对这些脆弱的物体充满热情,具有非凡的属性。然而,并令我们惊讶的是,与香槟酒中形成泡沫相关的过程仍然很大于未探索。现在香槟允许科学家在迷人的气泡世界中进行旅程,溶解气体,相变和移动流体。

已经获得了许多知识,而不会消耗所有问题。在这里,我们将归于一些伴随着香槟的现象,但也发现了任何其他规模,特别是大气和海洋的现象。

在研究下解锁一瓶

让我们看看,例如,当你运行一瓶香槟时会发生什么。在此操作之前,锁定在瓶子中的空气处于压力下。实际上,在封闭瓶中的第二次酒精发酵之后(它被称为泡沫塞),香槟酒葡萄酒和泡腾葡萄酒根据传统的香菇载荷二氧化碳(CO)2) 溶解。按照亨利的说法,在泡沫结束时,浓度2 溶解在葡萄酒中与CO的部分压力成比例2 (由于压力的一部分2)在瓶项中。但是该公司的溶解度2 在葡萄酒对温度非常敏感(较冷的葡萄酒,越多)2 Y是可溶的),瓶子中的压力也对温度非常敏感。

6°C的五次大气压

因此,在一瓶75厘厘米的香槟(在泡沫采取时每升24克糖),压力随温度的增加:6°C的温度增加,它在20时达到几个近8巴°C,而CO的浓度2 每升葡萄酒减少约11.7至11.5克。由瓶子的套环中施加的二氧化碳施加的力在塞子喷射的起源,温度必须明显起到解开的作用。

为了研究疏忽和其他人的这一方面,我们迫下来依靠科学成像,近年来已经取得了很大进展,特别是随着数字传感器的出现和电子电路的小型化。今天,有可能揭示美国极端不足的现象的UltraphId相机,我们使用了这种类型的设备。我们越来越靠近超快速图像的专家的同事雅克Honvault。

解剖上一千分之一的千分之一

高速拍摄需要很多光。 5,000瓦电影投影机从后面照亮现场。因此,可以在6℃下膜涂在储存在冰箱中的一瓶香槟的第一千分之一的覆盖物。

弹出通过的气体量的残酷减压伴随着其温度的几十度(它是“绝热松弛”)的落下。这种温度的这种残酷地落立即导致周围水蒸气的冷凝成微小的液滴雾,其尺寸从几微米到几十微米的尺寸变化。它是通过这些液滴(空间中几乎各向同性的光谱,对于可见光谱的所有波长)的扩散,这使得该雾可见并使其具有白色的颜色。

在完全不同的尺度,大气中,云层的云层根据相同的原则出现。装载水蒸汽的空气群体在高度升高并逐渐冷却。这种冷却导致它们含有浑浊的水的冷凝,太阳能光的扩散使得可见。

储存在6和12°C的所有瓶子在其结构化和白色灰色颜色中显示出类似的冷凝云。然而,批量储存在室温下的瓶子预订了我们一个惊喜。对于这些瓶子,压力更大的瓶子,其中8巴的顺序,发白的烟雾云消失。在跳跃的帽子之后,我们发现了更短暂的结构,少广泛,特别是......奇怪的蓝色。

在室温下,像天空一样的蓝色粉花

伴随着高压下瓶子的蔚蓝的蓝色Pancuthe伴随着扩散环境光的缩小细胞的小尺寸。实际上,根据瑞利的扩散理论,如果这些核的尺寸变得远低于环境光谱的波长(其范围为0.4微米的蓝色至0.8微米),则光的扩散是更有效地为光谱的小波长提供更有效的,因此对于蓝光。然后云出现了蓝色,没有更多的白色。

同样的现象解释了为什么天空出现蓝色。陆地气氛的分子远小于太阳光的波长。因此,蓝色比频谱的其他颜色更有效地分布,这使得大气为蓝色色调。

正在开发一种热力学模型,以解释基于瓶子的初始温度在解除局部形成的冷凝核的特征尺寸差异。

通过以每秒12,000帧拍摄过程,甚至有冲击波,平行于瓶颈,这在弹簧的袋子的蓝色尾迹中进行了进展 (见下面的照片)。我们还注意到,一旦从压缩瓶子的衣领释放,即插即距会迅速恢复其形式的“裙子”所以特征:软木塞的细胞壁给出了一个非凡的弹性。

温和的解开:Kelvin-Helmholtz的不稳定

习惯于打开一瓶香槟,而不会让帽子自由跳跃,而是轻轻握住它。压力下的碳气气体随后逸出,具有非常特征的螯合剂。减压不太残酷,这总是允许水的蒸汽冷凝,而是以浮出水的空气动力学特性差异的空气动力学特性不同的空气动力学特性的形式。微小的液滴雾平行于小于环境空气的更密集流体层的形式逸出。

当该过程以高速拍摄时,它揭示了大气的海洋论和物理学家现象。我们认识到一个叫做Kelvin-Helmholtz的不稳定,它出现在两个流体彼此滑动之间的边界上。创造波纹,然后破裂,在海洋表面上有点像波浪。

在气象中,这些不稳定性有时会出现在云层和晴朗的天空之间的边界上。在海洋学中,它们在水中的野蛮变化中被发现,例如在河口在河口,当新鲜和致密的水混合盐水,更密集。它们即使在天体物理学中也被发现。例如,木星大气的条带结构,风符合每小时数百公里的风,是赫尔文霍尔博士壮观稳定性的座椅。

让我们现在留下开放和冷凝,随之而来在葡萄酒中思考泡沫的芭蕾舞。除了他们在品尝中的明显审美作用外,返回玻璃杯的气泡在液体的心脏中产生漩涡。这个过程,肉眼看不见,可以通过众所周知的物理学家的过程来突出显示:激光断层扫描。这种技术是用激光计划照亮流体;添加到流体中的颗粒漫射该光并因此允许可视化该平面中的流体的运动。

漩涡comme dans les océans

这些旋转运动在香槟方面具有重要意义。它们不断将液体的自由表面更新成气味挥发性化合物,从而加速葡萄酒的香气的蒸发。因此,它们负责比葡萄酒含量更有效地感知芳香剂。

请注意,老化后,宁静的葡萄酒的嗅觉(无法旋转)。通过在其玻璃上印刷旋转运动,填料将葡萄酒旋转,因此允许香气更快地逃逸。在香槟的情况下,这种激动是无用的。渗透性通过在休息的玻璃杯中旋转香槟来表示这个角色!

让我们一点点回去踏上美国宇航局的卫星。 2005年6月至2007年12月,作为该计划的一部分 ECCO (估计海洋的循环和气候)美国宇航局在表面海洋循环上综合了所有卫星数据。最终目标是在全球范围内进行模型,水群体的运动将它们考虑在模型中,以更好地确定未来的气候变化。除了这个计划的主要科学进步之外,这方案是否了解我们的星球的运作,视觉结果令人眼花缭乱。在海洋表面上实现电流的图像具有很大的图形美。

在海拔,我们发现旋流系统提醒那些激动香槟的表面。在香槟槽的小规模上,流体通过气泡的崛起并在多种对流细胞中自发地组织,在全球表面上的海流。香槟长笛的微观形状如此加入海洋表面的宏观! Champagne长笛的无限小小是在我们周围的无限大的课程上的课程,其中一个人发现自己陷入了困扰......

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