Matemātiķi no jauna izgudro alus logrīku

Daudzi alus dzērāji būs neizpratnē par sekojošo: kāpēc, atverot alus skārdeni, oglekļa dioksīda burbuļi veidojas tik lēni. Kāpēc ne visu uzreiz?

Burbuļu veidošanās izpēte gāzētos dzērienos ir salīdzinoši jauna zinātne. Faktiski ir pagājuši tikai desmit gadi, kopš zinātnieki ir atrisinājuši šo jautājumu. Viena grupa no pirmajiem principiem aprēķināja ātrumu, kādā oglekļa dioksīds no šķīduma noplūst burbulī. Atbilde ir lēna. Turklāt tas nevar sākties bez kaut kādas nukleācijas vietas.

Tad cita grupa atklāja, ka primārie kodolu veidošanās avoti ir gāzes kabatas, kas iesprostoti dzēriena celulozes šķiedrās. Ziņas sagaidīja glāžu šķindoņa skaņa visā pasaulē. Problēma atrisināta, vai ne?

Ne īsti. Lai gan lielākā daļa alus un lāgeru ir pakļauti oglekļa dioksīda spiedienam, daži stouts, tumšie alus, piemēram, Ginesa alus, tiek pakļauti oglekļa dioksīda un slāpekļa maisījuma spiedienam.

Viņi to dara, jo slāpeklis veido mazākus burbuļus, nodrošinot dzērienam vienmērīgāku, krēmīgāku sajūtu mutē. Bet tas arī būtiski maina burbuļa dinamiku. Jautājums ir, kāpēc.

Mūsdienās Viljams Lī, Limerikas universitātes Īrijā matemātiķis un daži draugi paplašina burbuļu veidošanās teoriju, iekļaujot maisījumā slāpekli. Protams, slāpeklis no šķīduma izplūst lēnāk, nodrošinot, ka tā burbuļi ir mazāki. Tur nav nekāda pārsteiguma.

Taču Lī un līdzcilvēku problēmas formulējums noved pie interesantas idejas — iespēja izveidot pilnīgi jauna veida logrīku.

Ja neesat pazīstams ar logrīkiem, šeit ir informācija par to. Viena problēma ar slāpekļa spiediena stouts, ko pārdod skārdenēs, ir tāda, ka, atverot skārdeni, atbrīvojot alu no spiediena un ielejot to glāzē, neizveidojas pietiekami daudz burbuļu, lai izveidotu galvu.

70., 80. un 90. gados Ginesa zinātnieku komanda atrisināja šo problēmu ar ierīci, kas ir kļuvusi pazīstama kā logrīks. Pašreizējā formā logrīks ir doba bumbiņa ar nelielu caurumu, kas piepildīta ar slāpekli un oglekļa dioksīdu zem spiediena.

Atverot tvertni, gāze izplūst resnajā korpusā, radot miljoniem burbuļu daudz ātrāk nekā parasti. Pēc tam šie burbuļi paceļas uz augšu, veidojot galvu. Šis lieliskais izgudrojums (daži saka, ka tas ir izcilākais) ļauj dzērājiem baudīt tā saukto Ginesa iegrimšanu mājās no kārbas.

Lī un kolēģi pētīja problēmu, izveidojot matemātisko modeli mazam slāpekļa/oglekļa dioksīda burbulim, kas ieslodzīts celulozes šķiedrā, un nosakot, cik ātri tas aug.

Un drosmīgā matemātiķu gājienā viņi pat ir apstiprinājuši savus skaitliskos rezultātus, vērojot reālus burbuļus, kas veidojas celulozes šķiedrās kafijas filtrpapīrā. Viņi saka, ka viena šķiedra rada vienu burbuli ik pēc 1,28 sekundēm.

Tas neizklausās pietiekami, lai kaut ko mainītu stout skārdenē, kurai ir nepieciešami aptuveni 10^8 burbuļi, lai izveidotu galvu. Bet, ja dzēriena ieliešanai nepieciešamas 30 sekundes, Lī un kolēģi aprēķina, ka tam būtu vajadzīgas 4,3 x 10^6 šķiedras, kas ir aptuveni tik daudz, cik jūs iegūstat apmēram 3 cm kvadrātā kafijas filtrpapīra loksnē.

Tāpēc viņu ideja ir aizstāt mīļoto logrīku ar kredītkartes izmēra papīra lapu. Es domāju, ka alus dzērāji neiebilst, ja jaunā pieeja noturēs puslitres cenu. Laiks nopietnai pārbaudei.

Atsauce: arxiv.org/abs/1103.0508 : Bubble Nucleation In Stout Beers

Tagad varat sekot emuāram The Physics arXiv vietnē Twitter

paslēpties