Можно ли постукиванием по банке остановить извержение пены?

Спрашивает

Модест Измайлов

#гидродинамика

#пиво

#физика

31.03.2023

90 750

Простой вопрос

Егор Быковский

эксперт

На этот вопрос мы решили ответить в пятницу, разумеется — именно в тот день, когда этот ответ точно кому-нибудь пригодится. Давайте рассмотрим детально ситуацию с открытием банки с газированным напитком. Если банка до того, как вы решили ее открыть, стояла (или лежала) совершенно спокойно, то извержения при открытии или не будет, или оно будет умеренным, как вы знаете. А в каком случае оно будет не умеренным? Когда вы трясете такую закупоренную банку (допустим, везете ее на велосипеде из магазина до дома) — тогда диоксид углерода образует многочисленные пузырьки внутри жидкости. Открыв банку, вы резко снижаете давление (от 3–4 бар до обычных атмосферных значений, около 1 бара, то есть сразу в несколько раз), из-за чего пузырьки становятся крупнее, а также быстро начинают образовываться новые — по мере того как диоксид углерода выходит из раствора в тех местах, где уже образовались пузырьки (они называются участками нуклеации и убыстряют процесс).

Пузырьки поднимаются на поверхность жидкости, образуя пенную шапку, которая с силой вырывается наружу через появившееся отверстие. Если перед тем как открыть банку, вы постучите по ее стенкам, это может оторвать (а может и не оторвать, кстати) от стенок пузырьки, они сразу поднимутся на поверхность, и в жидкости будет гораздо меньше участков нуклеации. Но всё же полностью проблему это не решит, спешу вас огорчить. В 2019 году довольно большая группа исследователей заинтересовалась этим вопросом (смотрите препринт тут) и провели эксперимент с 1031 банкой пива, поделенных на 4 группы. Конечно, те банки, которые трясли, потеряли почти в 10 раз больше пива (в результате бурного вспенивания), чем те, которые не трясли — но это и так интуитивно ясно. А вот те банки, которые сначала трясли, а потом обстукивали по бокам, потеряли при вскрытии меньше, чем те, которых не обстукивали – но всего на пару десятых грамма. Так что лучше просто дайте банке спокойно постоять, чтобы газ снова растворился в напитке.

Ну да, посмотрел в Сети: эти банки выдерживают внутреннее давление до 6 атмосфер. 1 атмосфера=1013 миллибар=1.013 бар. Но 6 атмосфер – это максимум, а среднее значение, видимо, 2-3.

Ответить

—

Егор Быковский

01.04.2023

Спасибо, что обратили внимание. Вот вперёд нам всем наука - не писать заметки в пятницу вечером. Поправил значения.

Ответить

Арчи

01.04.2023

-1

"Открыв банку, вы резко снижаете давление (от 2–3 до типичных атмосферных значений, около 0,4 миллибар, то есть чуть ли не в 10 тысяч раз)" — какой-то нездоровый идиотизм в этой фразе. 2-3 чего именно? Миллибар? Бар? Атмосфер? Раз не упомянуты никакие другие единицы, то логично предположить, что именно миллибар, но это всего лишь в 5-7 раз, о 10 тысячах речь и близко не идёт. Вообще я сильно сомневаюсь, что в этой дешёвой жестянке можно получить давление, превышающее окружающее хотя бы в 10 раз, не то что в 10000.

Ответить

Aleksei Savva

01.04.2023

Кроме постукивания работает ещё покрутить банку вправо - влево. То есть стоящую на столе банку взять сверху кистью и покрутить по часовой - и обратно, туда - сюда, быстро. Как тут "пузырьки отрываются от стенок", расскажете?

Ответить

Игорь Конев

01.04.2023

-1

"Когда вы трясете такую закупоренную банку — тогда диоксид углерода покидает раствор и образует пузырьки внутри жидкости." Глупость. Если до этого банка стояла спокойно, то всё в равновесии -- давление газа и в жидкости и над жидкостью одинаковое. От тряски равновесие не изменится -- газ НЕ будет покидать жидкость. Другое дело, что при тряске газ захватывается жидкостью в виде пузырьков. И при снижении давления эти пузырьки начинают резко расти. "они называются участками нуклеации и катализируют процесс" На эту фразу есть аж два возражения, но промолчу! :)

Ответить