Австрийские ученые впервые смоделировали этапы движения газовой смеси при вскрытии бутылки шампанского, передает Naked Science.
Когда открывают шампанское, сперва слышен хлопок, затем появляется пена и немного дыма. За этим кроется сложная физика. В 2022 году ученые из Индии и Франции выяснили, что смесь из углекислого газа и водяных паров из бутылки шампанского распространяется со сверхзвуковой скоростью. Взаимодействие сверхзвуковых струй с атмосферой приводит к образованию ударных волн, которые на короткое время образуют диски Маха — повторяющиеся волновые образования, известные, например, по работе реактивных двигателей.
Физики из Венского технического университета (Австрия) дополнили исследование коллег. С помощью компьютерного моделирования и симуляций они рассчитали движение пробки и потока газа. Бутылочная пробка летит медленно — 20 м/с. Газовая струя из бутылки обгоняет пробку, обтекает ее и ускоряется до 400 м/с, преодолевает звуковой барьер (скорость звука в воздухе — 335 м/с) — и возникает ударная волна. В обычных волнах давление, температура и скорость — меняются плавно, а в ударной — скачкообразно. Точку, в которой происходит скачок, называют диском Маха. В шампанском диски Маха образуются сначала между бутылкой и пробкой, а после поднимаются вверх и вызывают хлопок при открытии бутылки.
Также ученые объяснили, почему облачко дыма от шампанского может быть разных цветов (от белого до синего). В бутылке за счет высокого давления углекислый газ нагревается из-за сближения молекул, а после откупоривания резко охлаждается — газовая смесь моментально остывает до минус 130 градусов, и образуются кристаллы сухого льда. Их размер зависит от температуры. При этом чем меньше кристаллы — тем больше они рассеивают коротковолновый, то есть синий, свет. Так что определить температуру шампанского можно, просто посмотрев на цвет дыма: если оно холодное, дымок будет белым, если же теплое — синеватым.
Разработанные учеными методы решения задач, связанных с физикой откупоривания шампанского, можно применять в любых областях, где используют потоки газов: от шипучих напитков до ракетостроения и военной промышленности.
Обложка: © RDNE Stock project / Pexels