Das Öffnen einer Flasche Sekt erzeugt laut einer neuen Studie Stoßwellen wie im Überschallauspuff eines Kampfjets.
Der Sekundenbruchteil eines Champagnerkorkens entsteht durch das schnelle Entweichen von Hochdruckgas, das lange im Flaschenhals steckt. Jetzt hat eine Gruppe von Forschern Hochgeschwindigkeitsfotografie verwendet, um die Chemie hinter diesem legendären Pop zu visualisieren.
Für das Experiment erwarben sie sechs Champagner-Rosé-Flaschen, von denen zwei drei Tage bei 30 Grad Celsius und zwei drei Tage bei 20 Grad Celsius gelagert wurden. Diese Flaschen waren zuvor 42 Monate lang gereift und wurden einer sogenannten "Prize de Mousse" unterzogen, einer Art Alkoholfermentation. Während dieses Prozesses ernährt sich Hefe von Zucker, um Kohlendioxid zu erzeugen, wodurch Champagner sprudelt.
Die Forscher verwendeten dann eine Hochgeschwindigkeitskamera, um den Moment aufzuzeichnen, in dem die Korken platzten. Die Hochgeschwindigkeitskamera wurde an ein Mikrofon angeschlossen, das den Knall aufzeichnete und die Kamera dazu veranlasste, eine Reihe von Fotos aufzunehmen.
Folgendes sahen die Wissenschaftler: Als der Korken aus der Flasche sprang, wurde er durch schnell expandierendes Kohlendioxid und Wasserdampf, die sich lange im Flaschenhals befanden, heftig geschoben. Diese plötzliche Druckänderung führte dazu, dass Kohlendioxid und Wasserdampf zu Eiskristallen abkühlten und zu einem Nebel kondensierten, der mit dem Korken herauswehte.
Zu ihrer Überraschung stellten die Forscher fest, dass dieser plötzliche Druckabfall in der Flasche innerhalb der ersten Millisekunde nach dem Korkknall zu sichtbaren Stoßwellen führte, die als "Mach-Scheiben" bezeichnet wurden. Diese Mach-Scheiben, die auch im Auspuff von Kampfjets entstehen, entstehen, weil sich das austretende Gas extrem schnell in die Luft ausdehnt - mit mehr als der doppelten Schallgeschwindigkeit. Sie verschwinden genauso schnell, wenn sich der Druck in der Flasche wieder normalisiert.
Die Bildung dieser Mach-Scheiben "war eine große Überraschung", sagte der Hauptautor Gérard Liger-Belair, Professor für chemische Physik an der Universität Reims Champagne-Ardenne in Frankreich. "Die Physik war bereits in der Luft- und Raumfahrttechnik bekannt, aber nicht alle in der Champagnerwissenschaft."
Darüber hinaus stellten die Forscher fest, dass die bei Raumtemperatur gelagerten Flaschen einen ganz anderen "Pop" erzeugten als die bei höheren Temperaturen gelagerten.
Da Kohlendioxid bei höheren Temperaturen weniger löslich ist, befindet sich eine größere Menge des Gases im Hals der bei wärmeren Temperaturen gelagerten Flaschen. Das unter 30 ° C gelagerte Gas in Flaschen steht also unter einem höheren Druck als das bei 20 ° C gelagerte. Wenn sich der Korken in der 30 ° C-Flasche löst, ist der Druck- und Temperaturabfall größer als in den bei kühleren Temperaturen gelagerten Flaschen.
Die heißere Flasche erzeugt große Eiskristalle und dank der Lichtstreuung dieser Kristalle einen grauweißen Nebel. Die Raumtemperaturflasche erzeugt unterdessen kleinere Eiskristalle, die einen blaueren Nebel bilden. "Hoffentlich fühlen sich die Menschen von der schönen Wissenschaft berührt, die in einer einfachen Flasche Champagner oder Sekt verborgen ist", sagte Liger-Belair.
Die Ergebnisse wurden am 20. September in der Zeitschrift Science Advances veröffentlicht.
