Rudolf Cole
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Ouvrir une bouteille de bulles crée des ondes de choc comme celles de l'échappement supersonique d'un avion de combat, selon une nouvelle étude.
Le pop d'une fraction de seconde d'un bouchon de champagne est créé par une fuite rapide de gaz haute pression longtemps coincé dans le goulot de la bouteille. Maintenant, un groupe de chercheurs a utilisé la photographie à grande vitesse pour visualiser la chimie derrière cette pop emblématique.
Pour l'expérience, ils ont acquis six bouteilles de champagne rosé, dont deux conservées à 30 degrés Celsius (86 degrés Fahrenheit) et deux à 20 C (68 F) pendant trois jours. Ces bouteilles avaient déjà vieilli pendant 42 mois, subissant ce que l'on appelle le «prize de mousse», un type de fermentation alcoolique. Au cours de ce processus, la levure se nourrit de sucre pour créer du dioxyde de carbone, donnant au champagne son pétillant.
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Les chercheurs ont ensuite utilisé une caméra à grande vitesse pour enregistrer le moment où les bouchons ont éclaté. La caméra haute vitesse était attachée à un microphone qui a enregistré le bang et a déclenché la caméra pour prendre une série de photos.
Voici ce que les scientifiques ont vu: lorsque le bouchon est sorti de la bouteille, il a été violemment poussé par du dioxyde de carbone et de la vapeur d'eau en expansion rapide qui avaient longtemps été confinés dans le goulot de la bouteille. Ce changement soudain de pression a fait refroidir le dioxyde de carbone et la vapeur d'eau en cristaux de glace et se condenser en un brouillard qui s'est évaporé avec le bouchon..
Mais à leur grande surprise, les chercheurs ont découvert que dans la première milliseconde du bouchon, cette chute soudaine de pression à l'intérieur de la bouteille a conduit à des ondes de choc visibles, appelées «disques de Mach». Ces disques Mach, qui sont également créés dans l'échappement des avions de combat, se forment parce que le gaz qui s'échappe se dilate dans l'air extrêmement rapidement - à plus de deux fois la vitesse du son. Ils disparaissent tout aussi rapidement, lorsque la pression dans la bouteille revient à la normale.
La formation de ces disques Mach "a été une grande surprise", a déclaré l'auteur principal Gérard Liger-Belair, professeur de physique chimique à l'Université de Reims Champagne-Ardenne en France. "La physique [des disques de Mach] était déjà connue dans l'ingénierie aérospatiale, mais pas [du] tout dans la science champagne."
De plus, les chercheurs ont découvert que les bouteilles stockées à température ambiante créaient un «pop» assez différent de celles stockées à des températures plus chaudes..
Comme le dioxyde de carbone est moins soluble à des températures plus élevées, une plus grande quantité de gaz se trouve dans le goulot des bouteilles stockées à des températures plus chaudes. Ainsi, le gaz à l'intérieur des bouteilles stockées à 30 C est sous une pression supérieure à celles stockées à 20 C.Lorsque le bouchon de la bouteille de 30 C se libère, la baisse de pression et de température est plus importante que dans les bouteilles stockées à des températures plus fraîches.
La bouteille plus chaude crée de gros cristaux de glace et, grâce à la façon dont ces cristaux diffusent la lumière, un brouillard blanc grisâtre. La bouteille à température ambiante, quant à elle, crée des cristaux de glace plus petits, formant un brouillard plus bleu. "Espérons que les gens se sentiront touchés par la belle science cachée dans une simple bouteille de champagne ou de vin mousseux", a déclaré Liger-Belair.
Les résultats ont été publiés le 20 septembre dans la revue Science Advances.
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