Pensa all'ultima volta che hai avuto qualcosa da festeggiare. Se hai brindato all'occasione, la tua bevanda era probabilmente alcolica e frizzante. Ti sei mai chiesto perché è così piacevole bere un bicchiere di qualcosa che fa scoppiare una serie di microesplosioni nella tua bocca?

Un bicchiere di una bevanda frizzante è pieno di fisica, storia e cultura. Probabilmente abbiamo incontrato per la prima volta il fizz lungo la scoperta dell'alcol, dal momento che sia l'etanolo che il diossido di carbonio (CO₂) gas sono sottoprodotti della fermentazione. Bere sostanze gassate per il piacere - piuttosto che rimanere semplicemente idratati - sembra essere qualcosa che solo gli umani fanno.

Nella Francia del 17 secolo, il monaco benedettino Dom Pérignon ha affinato notevolmente quello che oggi conosciamo come Champagne. Gli ci vollero molti anni per perfezionare una bottiglia e un design in sughero in grado di resistere alle alte pressioni richieste dal processo. Nel vino spumante, una parte della fermentazione avviene dopo che il liquido è stato imbottigliato. Dal momento che il CO₂ non può sfuggire al contenitore chiuso, la pressione si accumula all'interno. A sua volta, questo si traduce in grandi quantità di gas che sono effettivamente dissolte nel liquido, in conformità con la legge di Henry - una regola che afferma che la quantità di gas che può essere sciolto in un liquido è proporzionale alla pressione.

Tra le altre cose, la legge di Henry spiega perché i subacquei possono avere la malattia da decompressione se precipitano in superficie: a grandi profondità, il corpo è esposto ad un'alta pressione e, di conseguenza, i gas si dissolvono nel sangue e nei tessuti in alte concentrazioni. Quindi, durante l'affioramento, la pressione ritorna al livello ambientale, in modo tale che il gas "esuli" e venga rilasciato per formare bolle dolorose e nocive nel corpo. Lo stesso accade quando stappiamo una bottiglia di Champagne: la pressione torna improvvisamente al suo valore atmosferico, il liquido diventa supersatura con anidride carbonica - e chebolle emergono!

Nel tempo, mentre il liquido continua a rilasciare gas, la dimensione delle bolle aumenta e la loro galleggiabilità aumenta. Una volta che le bolle diventano sufficientemente grandi, non possono rimanere attaccate alle fessure microscopiche nel vetro in cui si sono originariamente formate, e così risalgono in superficie. Poco dopo, si forma una nuova bolla e il processo si ripete. Questo è il motivo per cui probabilmente hai osservato che le bolle si formano nei bicchieri di Champagne - così come la triste tendenza delle bevande gassate a diventare piatta dopo un po '.

Intrigante, Gérard Liger-Belair, professore di fisica chimica all'Università di Reims Champagne-Ardenne in Francia, scoperto che la maggior parte del gas perso nell'atmosfera nello spumante non sfugge sotto forma di bolle, ma dalla superficie del liquido. Tuttavia, questo processo è molto migliorato dal modo in cui le bolle incoraggiare lo champagne scorre nel bicchiere. Infatti, se non ci fossero bolle, ci vorrebbero settimane prima che una bevanda perda la sua anidride carbonica.

L'attraente carattere frizzante dello Champagne si trova anche in altre bevande. Quando si tratta di birra e acqua gassata, le bolle non provengono dalla fermentazione, ma vengono introdotte artificialmente imbottendo il liquido ad alta pressione con una quantità eccessiva di anidride carbonica. Di nuovo, una volta aperto, il gas non può rimanere dissolto, così le bolle emergono. La carbonatazione artificiale è stata in realtà scoperta dal chimico inglese 18th century Joseph Priestley - meglio conosciuto per aver scoperto l'ossigeno - mentre studiava un metodo per preservare l'acqua potabile sulle navi. Anche l'acqua gassata si presenta naturalmente: nella città di Vergèze, nel sud della Francia, dove Perrier, il marchio commerciale di acqua minerale, viene imbottigliato - una fonte sotterranea di acqua viene esposta all'anidride carbonica ad alta pressione e si presenta naturalmente frizzante.

Quando una bevanda gassata è ricca di contaminanti che si attaccano alla superficie, noti come tensioattivi, le bolle potrebbero non esplodere quando raggiungono la cima ma si accumulano come schiuma. Questo è ciò che dà la birra alla testa. A sua volta, questa schiuma influenza la consistenza, il sapore e il sapore della bevanda. Da un punto di vista più fisico, la schiuma isola anche la bevanda, mantenendola più fredda per un tempo maggiore e fungendo da barriera alla fuga di anidride carbonica. Questo effetto è così importante che al Dodger Stadium di Los Angeles la birra viene talvolta servita con una schiuma artificiale. Recentemente, i ricercatori hanno scoperto un altro effetto interessante: una testina di schiuma impedisce alla birra di fuoriuscire quando si cammina con un bicchiere aperto in mano.

Dnonostante il nostro solido e una comprensione reciproca di formazione di bolle nelle bevande, rimane una domanda: perché ci piacciono le bevande con le bollicine? La risposta rimane inafferrabile, ma alcuni studi recenti possono aiutarci a capire. L'interazione del biossido di carbonio con alcuni enzimi trovati nella saliva provoca una reazione chimica che produce acido carbonico. Si ritiene che questa sostanza stimoli alcuni recettori del dolore, simili a quelli attivati ​​durante la degustazione di cibi piccanti. Quindi sembra che il cosiddetto "morso della carbonatazione" sia una specie di reazione piccante - e agli umani (stranamente) sembra piacere.

La presenza e la dimensione delle bolle possono persino influire sulla nostra percezione del sapore. In un recente studia, i ricercatori hanno scoperto che le persone potrebbero sperimentare il morso di acido carbonico senza bolle, ma le bolle hanno cambiato il modo in cui le cose hanno assaggiato. Non abbiamo ancora una visione chiara del meccanismo con cui le bolle influenzano il sapore, anche se i produttori di bibite hanno modi per regolare la quantità di carbonatazione in base alla dolcezza e alla natura della bevanda. Bolle anche influenzare la velocità con cui l'alcol viene assimilato nel corpo - quindi è vero che una bevanda frizzante ti farà sentire ubriaco più velocemente.

Per quanto ci riguarda, tutto questo offre un'ottima scusa per parlare di fisica. Ci piacciono anche le bevande frizzanti, ma personalmente, festeggiamo aggiungendo un tocco di scienza a un argomento in modo che la maggior parte delle persone possa identificarlo. Inoltre, i liquidi frizzanti hanno molte applicazioni pratiche. Sono essenziali per alcune tecniche di estrazione olio; per spiegare esplosioni mortali sott'acqua conosciuto as eruzioni limnic; e per capire molti altri geologici fenomeni, come vulcani e geyser, la cui attività è fortemente influenzata dalla formazione e dalla crescita di bolle di gas nel liquido in eruzione. Quindi, la prossima volta che festeggi e respingi un bicchiere di spumante, assicurati di sapere che la fisica contribuisce alla somma della felicità umana. Salud!

Riguardo agli Autori

Roberto Zenit è un ricercatore e professore di ingegneria presso l'Università Nazionale Autonoma del Messico e membro della American Physical Society. Il suo lavoro è stato pubblicato nel Journal of Fluid Mechanics ed Fluidi di revisione fisica, Tra molti altri. 

Javier Rodríguez Rodríguez è professore associato presso il gruppo Fluid Mechanics dell'Università Carlos III di Madrid. Il suo lavoro è apparso nel Journal of Fluid Mechanics, tra molte altre pubblicazioni. 

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su Eone ed è stato ripubblicato sotto Creative Commons.

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