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多少瓶啤酒,换来这篇论文?

骄阳似火,天气炎热,全国各地陆续进入盛夏时节。不过夏天也有夏天的好处。对于不少吃货来讲,入夜才是生活的开始,“呼朋唤友都坐好,啤酒脏腰小烧烤”……

图片来源于网络


今天要聊的是啤酒。大多数人倒啤酒的时候是不是想多倒酒少起泡,坊间还有“杯壁下流”之类的秘诀,为的就是少些泡泡。那么问题来了,一瓶啤酒当中到底有多少气泡?怎么才能让这气泡变多或变少?别说,还真有人研究这个问题。来自法国兰斯大学的研究人员Gérard Liger-BelairClara Cilindre前不久在美国化学会旗下杂志ACS Omega 上发表研究论文,标题很直白——“How Many CO2 Bubbles in a Glass of Beer?”看到有趣的论文自然要跟大家分享一下,本君更鼓励大家读读原文,看看能不能受到一些启发,将生活现象和自己的研究也联系起来。

图片来源:ACS Omega


大家都知道,啤酒、香槟、碳酸饮料中的气泡大都来自CO2,气泡的多少自然和液体中的CO2溶解度有关。根据亨利定律,液相中溶解的CO2的平衡浓度cL与气相CO2的分压成正比。其中kH被称为亨利常数,由van’t Hoff方程可知,液相温度越低,亨利常数越高,气体溶解度越高。

亨利定律(上式)和van't Hoff方程(下式)。图片来源:ACS Omega


一旦啤酒瓶盖被打开,溶解在液相中的CO2几乎都要释放到气相中来。在这个过程中,气泡形成所需的临界半径是另一个要考察的因素。实验表明,气泡的临界曲率半径同样具有温度依赖性。

图片来源:ACS Omega


作者进一步利用高速摄影视频成像技术发现,啤酒倒入玻璃杯中后大多数气泡形成于玻璃壁微小裂缝内。

图片来源:ACS Omega


对于持续冒泡的啤酒或香槟,它们的冒泡速度和气泡体积也是可以通过公式推导出来的,如下面两个公式,描述的就是气泡的上升动力学行为。

图片来源:ACS Omega


经过公式推导可以发现,在开始阶段,香槟气泡的体积要比啤酒气泡大2.5倍左右。作者经过高速摄影也观察到两者的气泡动力学行为是有差别的,并且与理论预测相当。

高速摄像显示的啤酒气泡(a)和香槟气泡(b)增长过程。图片来源:ACS Omega


在分析了这么多因素后,到底一杯啤酒中有多少泡泡呢?作者给出了计算公式,并且作者展示了在6 ℃,啤酒液位为8.9 cm的情况下,倒入250 mL啤酒的玻璃杯中可能会形成的CO2气泡的理论总数与玻璃底部充当气泡成核位点的气体腔曲率半径关系。当然,作者也坦言影响气泡形成因素众多,这个公式无法精确计算出具体数量是多少个,但是对于估算气泡个数的数量级还是有一些指导意义。

图片来源:ACS Omega


说实在的,整篇文章看下来,公式是没记住,就记住了温度越低,气泡越多。另外还有个小疑问,如果是用氮气产生气泡的啤酒,这些结果是不是依然有效呢?


PS:很想知道他们做完实验之后,啤酒会如何处理……


原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):

How Many CO2 Bubbles in a Glass of Beer?

Gérard Liger-Belair* and Clara Cilindre

ACS Omega20216, 9672–9679, DOI: 10.1021/acsomega.1c00256


(本文由乐只君子供稿)


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