一杯啤酒里有几多个泡泡？封建家真的算出来了
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又是一个开心的周末，你和伙伴约了一同去撸串，点上两瓶啤酒，正往杯子里倒，啤酒却又像往常一样冒出多量气泡，溢了出来。这些“恼人”的气泡总会搞得桌面一团糟，但你对否想过一杯啤酒里，毕竟会有几多“恼人”的泡泡呢？
在5000多年前的美索不达米亚，人们就以前开头喝啤酒了。古代啤酒主要由水、谷物、酵母和啤酒花发酵而成。发酵历程中，酵母菌会分析谷物中的淀粉，产生适口的糖、醉人的酒精以及二氧化碳——而这正是气泡的泉源。啤酒在罐装时，还会被消费商注入分外的二氧化碳，以增长容器中的压力。这招致开瓶时，或是倒入杯中时，啤酒中总会涌出不少气泡。
以是，当你谨小慎微地将啤酒倒入杯中时，毕竟会冒出几多泡泡？为了弄清晰这个成绩，法国兰斯-香槟-阿登大学（University of Reims Champagne-Ardenne）的杰拉德·利格·贝莱尔（Gérard Liger-Belair）和克拉拉·西林德（Clara Cilindre）做了富裕的实际分析，并用实行验证了他们的猜测，他们还将结论公布在ACS Omega期刊上。他们的实行标明，一杯啤酒冒出的气泡总数，约莫在20万～200万个之间。
实际分析
一杯啤酒中能产生的气泡总数遭到三个要素的限定，啤酒中二氧化碳的总量，每个气泡中二氧化碳的含量，以及最初啤酒不再构成气泡时，啤酒中二氧化碳的浓度。
二氧化碳溶于水，但二氧化碳溶解度的数据大多是在纯水中的数据，关于啤酒这种酒精含量5%支配的殽杂物，数据就很有数了。幸而2013年，以前有人研讨过二氧化碳在啤酒中的溶解成绩。不外有一点关于水和啤酒来说都是相通的：液体中能溶解几多二氧化碳，是敦睦压亲密干系的。
这被称为亨利定律（Henry's law），即气压越高，啤酒中能溶解的二氧化碳越多。寻常而言，啤酒瓶并不会被完全装满，会在瓶口留下一点空间，正是这里的气压决定了啤酒中能溶解几多二氧化碳。寻常而言，二氧化碳的溶解度并不是很高。但是由于啤酒瓶中气压较高，溶解度上升，瓶中啤酒的体积也宏大于气体的体积，因此瓶中大局部二氧化碳都会合在啤酒中。
寻常啤酒瓶中总会留下一点空间，正是这里的气压决定了啤酒中溶解的二氧化碳数目（图片泉源：pixabay）
关于0～5摄氏度的啤酒，内里气压寻常为2个大气压。当你起开酒瓶时，瓶盖被“砰”的一声弹飞，气压也随之下降，瓶中的气压也都回到了一个大气压。而这时，啤酒内溶解的二氧化碳也就成了过饱和形态，二氧化碳就能溢出了。
冒泡的窍门
但是显然，开瓶时“名流”与否，会影响开瓶产生的气泡的几多。这是由于就算溶解的二氧化碳以前抵达过饱和形态，但从液体中构成气泡，是会让整一局部系能量上升的，以是气体难以盲目从啤酒中冒出来。仅有啤酒中有现成的气腔时，气体才干从啤酒中盲目成核，构成泡泡。
依据啤酒-二氧化碳界面的外表张力强度、大气压力、二氧化碳在啤酒中的溶解度和浓度，可以盘算出引发气泡成核（Bubble Nucleation）的气腔的临界曲率半径。关于实行中使用的6摄氏度，酒精含量5%的啤酒来说，只需曲率半径大于0.7微米，大概说原始气腔的直径大于1.4微米，它就能从气腔发展为泡泡。
就算你开瓶时不那么“狂野”，尽约莫制止因摇摆而啤酒瓶中产生太多气腔，羽觞也不会放过你。固然大多玻璃杯外表看上去十分平滑，但假如把它们放到显微镜下审视，就会发觉外表充满在制造历程中留下的渺小缺口。每个缺口都是一个不成扫除的气腔，让溶解在啤酒中的二氧化碳鱼贯而出。寻常而言，玻璃杯底部不屈整的场合更多，这也是大局部气泡都市从羽觞底部涌出的缘故。
玻璃杯的显微照片，（a）（b）两图中黑线分散代表100微米和20微米 图片泉源：ACS Omega 2021, 6, 14, 9672–9679
二氧化碳不休析出，啤酒中的二氧化碳浓度也越来越低，如此所必要气腔的半径也越来越大。直到啤酒中再也没有充足大的气腔能让二氧化碳析出，气泡也就不会再析出了。算出临界点，就能取得啤酒不再冒泡时的二氧化碳浓度。
一个泡泡
气体的析出是一个动态历程。气泡在上升的历程中，不休有气体从啤酒进入气泡，气泡也在不休长大。上世纪90年代，就有封建家研讨过气泡变大的历程。除了气压、温度、重力增速率等常系数外，气泡直径主要敦睦泡上上升度的三分之一次方成恰比。也就是说，气泡刚产生时会敏捷变大，然后维持在一个安定的直径。不外，相较于厘革不大的直径，气泡的体积倒是随着上升的历程线性增大——这也意味着，向杯中倒入不同体积的啤酒，杯中的气泡数目会有较大的不同。
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和上世纪90年代比拟，如今的高速摄像机以前抢先了很多。除了实际推导之外，贝莱尔他们也直接用高速摄像机拍出了照片。当气泡上升到啤酒外表时，气压基本上和大气压相称，这时就能估测每个气泡中，二氧化碳的含量了。不外，玻璃杯的外形，向杯中倒入啤酒的几多，都市影响每个气泡中二氧化碳的含量。
一个泡泡在上升历程中的轻重厘革的表现图，（a）（b）两图分散为啤酒和香槟中的气泡，黑线代表1毫米 图片泉源：ACS Omega 2021, 6, 14, 9672–9679
如今，我们以前取得了初始和冒泡完毕时啤酒中二氧化碳的浓度，另有每个气泡中所含有的二氧化碳。稍加盘算，就能取得每杯啤酒中冒出的泡泡总数了。在贝莱尔的实行条件下，一杯啤酒中冒出的泡泡约莫在20万～200万个之间。
严谨的物理实行
本着实事求是的态度，小编在昨晚和伙伴去吃烤肉的时分，也点了一瓶啤酒。但是将啤酒掀开时，却发觉啤酒中的“气”早已“跑光”。将啤酒倒入杯中时，几乎没有几多气泡。这是由于，能影响一杯啤酒中气泡总数的要素真实是太多了。
贝莱尔的研讨总结出了很多能影响啤酒气泡数目标要素。啤酒的品种、酒精浓度、罐装时的气压，啤羽觞的外形、材质、制造工艺，向啤羽觞中倒入啤酒的几多，乃至大气压和重力增速率都能影响气泡的几多，作为严谨的物理实行，控制变量必不成少。
他们选择了一个法国品牌的啤酒，酒精含量为5%。啤酒用玻璃瓶封装，每瓶含有250毫升啤酒。在实行开头之前，每瓶啤酒最少在6摄氏度的冰箱中冷藏48小时。杯子也不克不及马虎，他们拔取了四个机器制造的500毫升玻璃杯，尽约莫确保它们是相反的。起首用稀醋酸洗濯玻璃杯，再用蒸馏水洗濯，洗濯事后在60摄氏度的干枯炉中干枯，干枯完成后，再将玻璃杯存放在6摄氏度的情况中。之后，他们还学着办事员的样子，轻柔地将将整瓶250毫升的啤酒倒入杯中，尽约莫变小倒啤酒历程中的波动。
仅有在如此的条件下，一杯啤酒中冒出的泡泡总数才是20万到200万个。实行条件厘革时，一杯啤酒中产生泡泡的数目会剧烈厘革。200万和寥寥无几的比力对小编的打击也的确不小。
不外，这些都不紧张，啤酒好喝就行了。
参考论文：
ACS Omega 2021, 6, 14, 9672–9679 https://doi.org/10.1021/acsomega.1c00256
参考材料：
https://www.livescience.com/how-many-bubbles-in-beer.html
转自：举世封建
泉源： 中科院物理所
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