將起泡葡萄酒或者啤酒倒入干燥的玻璃杯中時,特別容易向上噴涌溢出,但如果玻璃杯內(nèi)側(cè)是潮濕的就不會這樣,這是為什么?
非常坦率地講,可以在家里做的、涉及酒精飲品的實驗數(shù)量如此之多,就連我們也感到吃驚。如果只對做實驗感興趣,大可不必非要去喝這些葡萄酒或啤酒,不過……
所需的材料
剛剛開瓶的起泡葡萄酒或者啤酒
(香檳酒用的)郁金香杯或啤酒杯
橄欖油
一勺白糖
灰塵(酒架后面一般都會有)
要做的事情
把葡萄酒或啤酒快速倒入直立的酒杯中,這樣酒會向上溢出泡沫至杯子邊緣,等泡沫退去后再倒入更多的酒。
會看到的現(xiàn)象
第二次倒入的酒不會像第一次那樣有相同的起泡效果。
究竟發(fā)生了什么
啤酒、起泡葡萄酒和其他發(fā)泡的飲料都溶解有氣體。雖然根據(jù)熱力學定律,氣體傾向于從溶解狀態(tài)變成氣泡溢出,但是由于一定要從極小的起點開始形成,氣泡成形并不那么容易。因為在一個直徑僅有0?1微米的氣泡中,微小氣泡的壓強可以達到3×106Pa。而亨利定律告訴我們,隨著氣壓的增高氣體的可溶性增強,所以氣體從溶解狀態(tài)一旦釋放,很快又會被強制溶解到液體之中。
然而氣泡可以在灰塵顆粒、表面不平整的位置和劃痕的周圍形成。這些地方被稱作成核作用點,具有疏水的特征。它們可以不經(jīng)過首先形成微小的氣泡就讓氣體匯聚。一旦匯聚的氣體達到某個臨界尺寸便會向外突出并隆起形成適當凸起的泡,凸起弧線的半徑會足夠大,讓氣泡不會像上面描述的那樣自行消失。
隨后會有一種瀑布效應。如果單位體積內(nèi)的氣泡達到了一定的臨界數(shù)量,這本身便會構(gòu)成一種物理擾動,從而導致釋放出更多的氣泡。
成核作用可以由多種瑕疵引發(fā)。如果用硬水質(zhì)的水洗過的玻璃杯被放在那兒風干,一些微細的晶體鹽粒如硫酸鈣等便可能存在。如果玻璃杯是用抹布擦干,也許會存在微小的棉纖維。如果玻璃杯口向上放在杯架上,不論放的時間有多長,灰塵都可能落在杯子上??赡艹藣湫碌谋又?,所有杯子的內(nèi)側(cè)都會存在極為細微的劃痕。
當玻璃杯內(nèi)側(cè)潮濕時,鹽的顆粒會溶解,棉纖維也不會再有成核中心的作用。當然,此時灰塵和各種劃痕仍會在那兒,不過它們表面也會被蒙上液體。這樣,新鮮的碳酸質(zhì)液體就需通過擴散作用很慢地觸及它們。氣泡仍然會產(chǎn)生,但產(chǎn)生的速度十分緩慢,不足以體現(xiàn)瀑布效應的作用。因此,飲料不會膨發(fā)溢出。
為了展示這些,取一個玻璃杯,將內(nèi)側(cè)涂抹一層橄欖油。和水相比橄欖油是一種效果更好的表面覆蓋劑。完成之后,加入葡萄酒或啤酒(如果需要節(jié)儉些,可以使用檸檬水等碳酸飲料)。泡沫沸騰的情況會消失或變得很輕微。把從酒架上收集的灰塵扔進去,看看它會怎樣影響液體飲料的表現(xiàn)。最后,把可以成為數(shù)以萬計成核作用中心的一大勺砂糖加進去,體會一下像火山爆發(fā)似的泡沫沸騰會是什么景象。
附注:
我們應感謝現(xiàn)代生產(chǎn)工藝,現(xiàn)在的玻璃杯品質(zhì)非常好,讓制造商們刻意制造了一些“瑕疵”,特別是在啤酒杯上,好產(chǎn)生足夠的氣泡,更有效地形成美酒“頂上冠飾”。
這個實驗和“過度反應”實驗中曼妥斯糖和可口可樂產(chǎn)生的效應有著很大的相似性,雖然就曼妥斯糖和可口可樂產(chǎn)生那么壯觀效果的原因觀察者們?nèi)杂行┮蓱]。如果打算在室內(nèi)做這兩個實驗,不妨試試使用葡萄酒或啤酒。(注意本實驗里所說的葡萄酒都是發(fā)泡葡萄酒)