你观察过啤酒的⽓泡吗?把它倒在杯⼦⾥后,会发出听上去就很清爽的“嘶嘶声”。从底部出现的⽓泡会⼀溜烟往上冒,随着上升,这些⽓泡会分裂成许许多多的⼩⽓泡。但是如果把⾹槟或者其他起泡酒倒在杯⼦⾥,底部出现的⽓泡就会排成⼀排,笔直⽽稳定地上升。⾹槟⾥⾯的⽓泡会排成直线稳定上升,⽽啤酒中的⽓泡却会随着上升分散成很多⼩⽓泡。
⼀些研究⼈员也发现了这个有趣的现象,他们好奇为什么⾹槟⾥⾯的⽓泡能够稳定上升,啤酒中的却不⾏。
不管是⾹槟、啤酒、碳酸饮料还是苏打⽔,它们的⽓泡都是溶解在液体中的⼆氧化碳。由于瓶⼦⾥的压⼒⾼于⼤⽓压⼒,因此可以溶解更多⽓体。把液体倒出来后,它们处在⼤⽓压下,摆脱了“⾼压控制”的⽓体就会跑出来。⽓泡会在某个成核位置形成,⼀旦它达到⼀定的临界尺⼨,浮⼒超过了使⽓泡附着的表⾯张⼒,⽓泡就会开始⾃由上升。
在⽓泡上升的过程中,它产⽣的尾流会影响到后⾯的⽓泡,⽓泡与⽔流之间的相互作⽤决定了它们是否会形成⼀簇簇的⼩⽓泡。新形成的⼩⽓泡⼜会给液体带来新的扰动,影响其他⽓泡的上升路线,⽓泡链最终不再沿着直线上升。
研究⼈员分析了⾹槟、啤酒、苏打⽔等等液体的性质,包括液体密度、液体中脂肪酸的组成、产⽣⽓泡的⼤⼩、⽓泡的上升路径等等。研究⼈员发现加⼊⼀些类似表⾯活性剂的成分会让⽓泡变得更稳定。这些成分可以减少液体和⽓泡之间的摩擦⼒,让⽓泡顺利上升到顶部。
别以为这些⽓泡科学家只是碳酸饮料爱好者,他们更希望把⽓泡背后的科学原理应⽤到更⼴阔的领域。曝⽓池是⼀种⽤于处理废⽔的装置,它的原理是利⽤氧⽓和微⽣物作⽤,来处理废⽔中的污染物。它需要将⽔中不需要的⽓体和挥发性物质释放到空⽓中。借助⽓泡上升的研究,科学家希望找到能让曝⽓池中的⽓体更安全、稳定地排放出去的⽅法。