خبر

  • تک بورد - فیزیکدانان صدای جوشان شامپاین را ضبط کردند و کمیت کردند

    فیزیکدانان صدای جوشان شامپاین را ضبط کردند و کمیت کردند


    23 روز و 5 ساعت قبل

    تولید صدا همزمان با پاره شدن حباب در سطح مایع است.
    هیچ چیز مانند صدای تروق و وز کردن متمایز یک لیوان شامپاین تازه سرو شده وجود ندارد. به خوبی ثابت شده است که ترکیدن حباب ها آن صدا را تولید می کند، اما مکانیسم فیزیکی خاص کاملاً مشخص نیست. بنابراین، فیزیکدانان دانشگاه سوربن در پاریس، فرانسه، تصمیم گرفتند تا ارتباط بین دینامیک سیال حباب‌های ترکیدنی و صداهای گازدار را بررسی کنند. آنها کار خود را در

    به ندرت زمانی وجود دارد که در مورد هر داستان علمی جالبی که به سراغ ما می آید بنویسیم. بنابراین امسال، ما یک بار دیگر مجموعه پست‌های ویژه دوازده روز کریسمس را اجرا می‌کنیم که هر روز از 25 دسامبر تا 5 ژانویه، یک داستان علمی را برجسته می‌کند که در سال 2020 از بین رفته است. امروز: محققان مکانیسم فیزیکی خاصی را کشف کرده‌اند. که تروق متمایز شامپاین را با ترکیدن حباب های کوچک آن پیوند می دهد.

    همانطور که قبلا گزارش دادیم، اولین اشاره به شراب گازدار به سال 1535 در منطقه لانگودوک فرانسه برمی گردد. نام تجاری کلاسیک Dom Perignon از یک راهب قرن هفدهمی گرفته شده است که وظیفه داشت از شر حباب‌هایی که در بطری شراب صومعه خود ایجاد می‌شد خلاص شود تا مبادا فشار آنقدر زیاد شود که منفجر شود. افسانه ها حاکی از آن است که راهب با نوشیدن چنین شراب حبابی، متوجه شد که حباب ها ممکن است چیز بدی نباشند، و گفت: "برادران سریع بیایید، من ستاره ها را می نوشم!"

    در هجدهم در قرن اخیر، جوزف پریستلی، شیمیدان بریتانیایی، در حالی که در کنار یک کارخانه آبجوسازی در لیدز زندگی می کرد، فرآیند کربناته سازی مصنوعی را اختراع کرد. زمانی که دانشمند بود، شروع به آزمایش دی اکسید کربن مورد استفاده در کارخانه آبجوسازی کرد و متوجه شد که یک کاسه آب که در بالای یک مشروب تخمیری قرار داده شده بود، درست مانند آب معدنی طبیعی، طعم کمی اسیدی پیدا کرد. او دستورالعمل‌های ساده‌اش برای کربن‌سازی مصنوعی را در رساله‌ای در سال 1772، تحت عنوان اشباع کردن آب با هوای ثابت گنجاند.

    Gerard Liger-Belair علم <b>شامپاین</b> را در آزمایشگاه خود در دانشگاه ریمز مطالعه می‌کند.بزرگ‌نمایی / جرارد لیگر بلیر در آزمایشگاه خود در دانشگاه ریمز علم شامپاین را مطالعه می‌کند. فرانسوا ناسیمبن/AFPI/Getty Images

    کربناسیون موضوعی به‌ویژه جذاب در زیر شاخه است. دینامیک سیالات برای مثال، مقاله‌ای در سال ۲۰۱۸ در Physics Today گزارش داد که کربناته شدن همان گیرنده‌های درد را در عمق مغز ما تحریک می‌کند که هنگام خوردن غذای تند فعال می‌شوند. حقایق جالب دیگری که از علم شامپاین در طول سال‌ها به دست آمده است: وقتی حباب‌های شامپاین می‌ترکند، قطراتی تولید می‌کنند که ترکیبات معطری را آزاد می‌کنند که اعتقاد بر این است که طعم آن را بیشتر می‌کند.

    همچنین، اندازه حباب‌ها نیز بسیار مهم است. نقش در یک لیوان شامپاین واقعا خوب. حباب‌های بزرگ‌تر رها شدن ذرات معلق در هوا را در هوای بالای شیشه افزایش می‌دهند - حباب‌هایی به وسعت 1.7 میلی‌متر در سطح. و حباب های موجود در شامپاین بسته به اندازه آنها در فرکانس های تشدید خاصی حلقه می زنند. بنابراین می‌توان توزیع اندازه حباب‌ها را هنگام بالا آمدن سطح آن در یک لیوان شامپاین «شنید».

    ادامه مطلب

    راز جذابیت جهانی شامپاین در فیزیک حباب ها است

    این مورد اخیر تنها مطالعه ای است که تا به امروز به طور خاص انتشارات صوتی (ترق و وز کردن) شامپاین را بررسی می کند. به نویسندگان این مقاله اخیر. اما دو مطالعه قبلی در سال‌های 1992 و 2013 با تمرکز بر انتشار صوتی حباب‌هایی که در سطح آب فرو می‌ریزند به طور کلی انجام شد و نشان داد که کوچک‌ترین حباب‌ها بیشتر صدای جیر جیر ساطع می‌کنند.

    جوش شامپاین از هسته‌زایی ناشی می‌شود. حباب های روی دیواره های شیشه زمانی که حباب‌ها از محل‌های هسته‌زایی‌شان جدا می‌شوند، حباب‌ها شروع به رشد می‌کنند که به سطح مایع می‌رسند و در سطح می‌ترکند و فرو می‌ریزند. این معمولاً در عرض چند میلی ثانیه اتفاق می‌افتد، و وقتی حباب‌ها پاره می‌شوند، صدای ترقه‌ی متمایز منتشر می‌شود.

    صدای متمایز تروق گازدار شامپاین، نتیجه ریزش حباب‌ها در سطح مایع است.Enlarge / صدای تروق گازدار متمایز شامپاین نتیجه ریزش حباب ها در سطح مایع است. ژرار لیگر-بلایر

    فیزیکدانان فرانسوی از یک مخزن شیشه ای حاوی آب لوله کشی استفاده کردند. یک مخزن حاوی محلول آب / سورفکتانت برای آزمایشات آنها، زیرا شامپاین همچنین حاوی حجم کمی از مولکول های سورفکتانت است. آنها با استفاده از سوزن های غوطه ور متصل به پمپ سرنگ پر از هوا، حباب های هوا را به مخازن تزریق کردند. حباب ها به سطح بالا می روند و قبل از ترکیدن برای مدت کوتاهی شناور می شوند. همه اینها با دو دوربین دیجیتال پرسرعت ضبط شد، در حالی که انتشار صداها (صداها) توسط یک میکروفون درست بالای سطح مایع ضبط شد. در نهایت، آن‌ها داده‌های صوتی را برای حذف هرگونه نویز محیط فیلتر کردند.

    همانطور که کاترین رایت در APS Physics نوشت:

    با تجزیه و تحلیل داده‌ها، پیر و همکارانش - همانطور که انتظار می‌رفت - دریافتند که تولید صدا همزمان با پاره شدن حباب است. با نزدیک شدن حباب به سطح، فشار گاز داخل آن افزایش می یابد. این فشار با ترکیدن حباب به شدت آزاد می شود.

    اما حباب بلافاصله ناپدید نمی شود. بخشی از حباب که هنوز در زیر آب است، ارتعاشات صوتی رابط مایع و گاز ایجاد می کند. فرکانس این ارتعاش به حجم گاز موجود در حباب و قطر سوراخ حباب بستگی دارد. در نتیجه، فرکانس با افزایش پارگی و کوچک شدن حباب تغییر می‌کند و گام آن افزایش می‌یابد تا حباب بمیرد. برای حباب های شامپاین کوچک به اندازه میکرومتر، فقط شروع پارگی برای انسان قابل شنیدن است، در حالی که برای حباب های بزرگتر میلی متری، کل انفجار شنیده می شود.

    این فرآیند به طور قابل توجهی با نحوه حباب ها متفاوت است. در زیر سطح صدا منتشر می‌شود، و این تیم فکر می‌کند که به دنبال نشانه‌های صوتی می‌تواند پدیده‌های هیدرودینامیکی دیگری را که از تکنیک‌های تصویربرداری مرسوم دور هستند، روشن کند. نویسندگان نوشتند: "ما معتقدیم که توصیف کمی [ما] می تواند برای سنتز سیگنال های صوتی مصنوعی فیلم های انیمیشن دیجیتال استفاده شود." "به طور کلی تر، این کار گامی در درک نشانه صوتی رویدادهای هیدرودینامیکی خشونت آمیز است، که به مطالعات قبلی در مورد فوران های آتشفشانی... شکستن امواج و ترکیدن حباب های صابون می افزاید."

    DOI: Physical Review. Fluids، 2021. 10.1103/PhysRevFluids.6.013604  (درباره DOI).


    تگ ها:

    فیزیکدانان , صدای , جوشان , شامپاین , کردند , کمیت


    v 5




خبرهای دیگر از علوم پایه