Андрей Варламов - Физика повседневности. От мыльных пузырей до квантовых технологий

В случае водного раствора с достаточной концентрацией спирта (около 20 %), чтобы наблюдать явление винных слез, даже необязательно вращать бокал: пленка жидкости самопроизвольно ползет вверх по стенке бокала (говорят, что происходит «полное смачивание»), после чего из ее венчика начинают стекать капли. Об этом свидетельствуют два французских исследователя: Жан-Батист Фурнье и Анн-Мари Казаба.

Чтобы избежать насыщения атмосферы над бокалом парами спирта, ученые приняли меры предосторожности: спиртовой раствор наливали не в бокал, а в чашку расширяющейся формы. В атмосфере с высоким содержанием алкоголя испарение уже не происходит, или, точнее, поток испаряющихся молекул спирта компенсируется молекулами возвращающимися из паров спирта обратно в раствор. Читатель может убедиться в этом сам: если накрыть бокал, по стенкам которого текут слезы, блюдцем, то они через несколько минут исчезнут. Если же теперь блюдце снять и подуть над бокалом, чтобы разогнать пары спирта, то процесс «плача» вина можно «перезапустить».

Отметим, что эксперименты Фурнье и Казаба проводились на растворах, содержащих исключительно воду и этанол. Очевидно, что в них никак не была отражена специфика самого вина при образовании его «слез». Более подробные исследования показали, что интенсивность винных слез зависит от содержащихся в вине танинов и сахаров! И напротив, вопреки распространенному мнению, на формирование винных слез наличие в вине глицерина влияет мало.

После того как бутылка куплена, рано или поздно она будет откупорена. Эта операция обычно вызывает более или менее обильный выброс пены. По какой причине? Дело в том, что в плотно закрытой бутылке скапливается выработанный в процессе вторичного брожения углекислый газ. Давление под пробкой к концу этого этапа достигает шести-семи атмосфер! Именно столь высоким давлением и объясняются взрывы бутылок, которые происходили весьма часто, пока промышленность не начала производить достаточно крепкие бутылки. Когда бутылку открывают, то давление в жидкости резко падает до атмосферного. Напомним, что количество газа, которое может быть растворено в объеме жидкости, тем больше, чем больше ее давление. При открывании бутылки давление резко падает, предел растворимости углекислого газа в шампанском значительно уменьшается, и высвободившийся по всему объему газ, образуя пузырьки, рвется наверх. Бутылка шампанского объемом в 0,75 л содержит около 9 г углекислого газа, что при нормальным давлении и температуре соответствует 5 л газа. Даже если доля газа, участвующего в бурлении шампанского, невелика (порядка 20 %), пузырьков хватает!

4. Бросив в бокал шампанского кусочек шоколада, вы увидите, как он сперва утонет, затем, через некоторое время, всплывет, потом снова утонет… Такое движение вверх-вниз может продолжаться довольно долго

Пить игристое вино детям не рекомендуется, однако оно дает возможность их позабавить. Бросьте в бокал с шампанским кусочек шоколада, и вы увидите, как он сперва утонет, затем, через некоторое время, всплывет, потом снова утонет… Такое движение вверх-вниз может продолжаться довольно долго. Объяснение этого фокуса весьма просто: образующиеся в шампанском пузырьки облепляют кусочек шоколада и благодаря возросшей подъемной силе Архимеда (см. главу 15, «Возникновение первых пузырьков») тянут его вверх. У поверхности пузырьки лопаются, углекислый газ улетучивается в атмосферу, и более плотный, чем шампанское, шоколад снова погружается на дно бокала.

Пузырьки не только играют с шоколадом, как с мячом. Они еще и перед своей гибелью исполняют симфоническую музыку: характерный треск, который не так давно был изучен физиками с помощью очень чувствительного микрофона. Для удобства исследование проводилось на мыльной пене, которая живет дольше. Что же показали записи? Если бы пузырьки лопались в пене случайным образом, то производимый ими звук должен был бы быть похожим на шум водопада или плохо настроенного радиоприемника – случайный «белый шум», имеющий одинаковую интенсивность на всех частотах. Однако исследователи услышали нечто иное.

Каждый хлопóк, который длится около 0,001 с, обычно запускает последовательность микровзрывов, которые воспринимаются нашим ухом как единый звуковой сигнал. Даже в том случае, когда некоторые пузырьки взрываются изолированно, такие единичные сигналы человеческое ухо не улавливает. Если бы разрывы пузырьков были независимыми случайными событиями, то каждый из них происходил бы с некоторой вероятностью 1/τ на единицу времени, и в результате распределение временных промежутков t , разделяющих два хлопка, было бы сосредоточено вблизи определенной выше величины τ. Однако в случае шума пены шампанского это оказалось совсем не так: поскольку разрывы пузырьков – явление коллективное, то между последовательными хлопками имеется связь и никакого характерного времени τ между двумя разрывами пузырьков определенно быть не может.