Perché lo champagne brilla e la cola fa le bollicine
Le bollicine di gas dello champagne si formano in fila, a differenza di quelle della cola & co. Un effetto chimico spiega il fenomeno.
Le sottili bollicine dello champagne non sono solo una parte importante dell'esperienza di consumo, ma anche un rompicapo fisico. Le piccole bollicine salgono verso l'alto in file ordinate - secondo le regole dell'idrodinamica, dovrebbero divergere a forma di imbuto. Questo è ciò che accade in bevande come la cola. In questo caso, l'acqua che scorre dietro le bolle crea dei vortici che spingono lateralmente le bolle che salgono dietro di loro. Il fatto che ciò non accada nello spumante o nello champagne è dovuto a una particolare caratteristica chimica di queste bevande, riferisce un gruppo di ricerca guidato da Omer Atasi dell'Université libre de Bruxelles. Secondo la loro analisi pubblicata sulla rivista "Physical Review Fluids", gli acidi grassi presenti in queste bevande si attaccano all'interfaccia tra acqua e gas e modificano il comportamento del flusso in modo tale che i vortici mantengano le bollicine in posizione.
L'acido carbonico disciolto nelle bevande bolle sotto forma di anidride carbonica sulle pareti irregolari del recipiente e crea sequenze di innumerevoli bolle sottili che salgono verso l'alto. L'acqua scorre intorno alla cavità sferica e crea due vortici allungati che ruotano in direzioni opposte dietro la bolla e che influenzano la bolla successiva. Nell'acqua o nelle bevande come la cola, questi vortici ruotano in direzione opposta nelle bolle successive. In questo modo la catena si allontana lateralmente. Questo perché ogni bolla esercita una forza sulla bolla successiva che è opposta alla forza che essa stessa subisce attraverso la bolla che la precede. Questo accade nella maggior parte delle bevande gassate, ma non nello champagne o nello spumante.
Come riportano Atasi e il suo team nella loro pubblicazione, c'è una ragione chimica per questo. Le bevande non sono acqua pura, ma contengono una serie di sostanze chimiche. Grandi quantità di sostanze cosiddette tensioattive sono responsabili dello strano comportamento delle bollicine. Queste sostanze hanno una parte della molecola facilmente solubile in acqua e un'altra che interagisce poco con l'acqua - nel caso dello champagne si tratta in particolare di acidi grassi. Si attaccano quindi alle pareti delle bolle in modo che la parte solubile in acqua rimanga nel liquido e la parte restante, scarsamente solubile, fuoriesca nel gas. Il flusso del liquido spinge la molecola a muoversi. Il liquido che scorre spinge le molecole attaccate dall'alto verso il basso della bolla, dove infine ritornano nel liquido. Di conseguenza, la concentrazione di sostanze nella parte inferiore della bolla è maggiore rispetto a quella superiore, con effetti curiosi. Ad esempio, le bolle di gas salgono più lentamente nello champagne che nella cola. La maggiore concentrazione nella parte inferiore abbassa la tensione superficiale dell'acqua rispetto alla parte superiore. Di conseguenza, una forza agisce improvvisamente sul liquido intorno alla bolla nella direzione della maggiore tensione superficiale, il cosiddetto effetto Marangoni. L'acqua passa più lentamente davanti alla bolla e impiega più tempo per raggiungere la superficie.
Questo non solo rallenta la tensione superficiale dell'acqua, ma la rende anche più lenta.
Questo non solo rallenta la risalita della bolla, ma ne modifica anche le proprietà. Più sostanze tensioattive contiene il liquido, più l'effetto "blocca" il flusso nell'interfaccia tra gas e acqua. La bolla d'aria si comporta sempre più come una sfera con una parete rigida invece che come una cavità nell'acqua circostante, il che a sua volta modifica i vortici intorno alla bolla, come il team di Atasi ha mostrato in una simulazione al computer. In base a ciò, la maggior parte della formazione dei vortici avviene ora sopra e accanto alla bolla invece che dietro di essa. In particolare, però, i vortici delle bolle successive non sono più immagini speculari l'uno dell'altro, ma sono orientati nello stesso modo, in modo che le forze su tutte le bolle della catena siano le stesse. Questo significa che le bolle non sono più in grado di formare vortici, ma sono orientate nello stesso modo. Questo significa che le bollicine dello champagne rimangono in una fila ordinata, mentre in altre bevande sono pressate l'una dall'altra a forma di imbuto. Tuttavia, la birra è un caso particolare tra le bevande gassate, secondo quanto riportato dal team. Nella birra sono soprattutto le proteine ad attaccarsi alle bollicine; queste si comportano in modo molto diverso dagli acidi grassi, in quanto si dispiegano parzialmente quando si attaccano a una bollicina. Sia le considerazioni teoriche che le osservazioni sulla birra suggeriscono che le bolle potrebbero formare catene di bolle dritte o divergenti, a seconda delle circostanze. Tuttavia, secondo la pubblicazione, sono necessari ulteriori esperimenti approfonditi con la birra per decifrare con maggiore precisione questi processi.
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Immagine di copertina: Shutterstock / Dasha Petrenko
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