这种美丽的蓝色雾气只出现在温香槟中

这种美丽的蓝色雾气只出现在温香槟中

很少有人喜欢常温香槟。我们大多数人都喜欢冰镇香槟,但如果我们不那么热衷于冷藏,我们可能早就看到蓝色的雾了。哎呀。

值得庆幸的是,法国有专门研究酒精起泡现象的整个研究领域,因为酒精起泡现象确实存在。物理学家甚至驻扎在香槟地区的兰斯香槟阿登大学。他们最初并没有打算寻找蓝雾,尽管他们在《科学报告》上发表了一些壮观的图像,并在其中发表了他们的研究结果。他们偶然发现了它,就像煤矿中的蓝宝石一样——蓝宝石在几分之一秒内迸发出生命,然后在一团(几乎)真正的烟雾中消失。

香槟酒瓶在 43、54 和 68 华氏度时被打开,每帧间隔 400 微秒。Equipe Effervescence、Champagne et Applications / URCA

但要理解温热香槟酒顶部的神秘蓝光,首先必须了解物理学家最初想要弄清楚什么。

当香槟酒瓶的软木塞被拔出时,你经常可以看到一小团白色气体从瓶中喷涌而出。大多数人可能从来没有想过那团小云是什么,但如果让他们想一想,他们可能会告诉你那是二氧化碳从瓶中流出。毕竟,香槟的碳酸化来自于高压下气体的溶解,因此当瓶盖被打开时,就会发出令人满意的砰砰声。因此,冷液体在冒泡时会释放出一些蒸汽。

但有一个问题:雾气并非源自瓶颈内部。它从外部向内流动。不过,实时观察者无法看到这一点。首先,香槟酒瓶的颜色往往是深绿色,不利于观察雾气细节。其次,这一切发生得太快,人眼无法看到。你必须通过高速摄像机观察。

在这些帧速率下,你可以看到云朵移进瓶子里。物理学家推断,这一定是空气中迅速冷却的水蒸气,被排出的二氧化碳凝结而成。冲出的气体很冷,因为它已经冷却了,但它的温度也在下降,这是因为另一个更复杂的原因:绝热冷却。

绝热冷却的本质就是气体体积增大,温度降低(反之亦然)。因此,当香槟酒瓶内高度压缩的气体突然膨胀到周围大气中时,它会迅速冷却。在这种情况下,它会变得足够冷,凝结成少量水蒸气。这实际上是空调和制冷的工作原理——它们都是冷却剂的循环,可以根据需要膨胀和收缩,以增加或去除空间中的热量。实际过程稍微复杂一些,但科学机制是相同的。

当香槟冷却时,他们不断看到白色蒸汽从外部涌向内部。但当温度达到 68 华氏度(接近室温)时,他们看到蓝色雾气从内部开始向外移动。这意味着它不可能是水蒸气。瓶内的气体主要是二氧化碳气体,因此水不应该在里面凝结。

事实证明,蓝色雾气实际上是冰冻二氧化碳与瓶内冰块结合的结果。这听起来可能有点奇怪,因为香槟酒本身是温热的。这一切都归结于绝热冷却原理。当你从冷香槟酒开始的时候,瓶内的气体压力不是很高,因此不会发生太多膨胀或绝热冷却。由于温热的香槟酒一开始就处于高压状态,它会膨胀得更多,因此会冷却得更多。最后,温热的瓶子里的气体实际上比冷瓶子里的气体更冷。而且它变得足够冷,可以暂时冻结二氧化碳和水。

至于为什么它是蓝色的?嗯,和天空是蓝色的原因一样,傻瓜!当光线照射到比其波长小得多的分子时,就会发生瑞利散射,短波长的光传播最多——比如蓝色。旁注:它也会散射大量紫光,但我们眼睛中的感光器无法很好地接收这种波长,所以我们只会得到一丝紫罗兰色的色调,使蓝色看起来更淡。无论如何,香槟中短暂冻结的气体具有相同的瑞利散射效应,因此呈现蓝色。

所以下次你打开一瓶起泡酒时,记得蓝色的雾气。记住——并告诉你的朋友。

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