Почему постукивание по банке с газировкой не спасает от пенного фонтана: что говорят физики

Все мы знаем, что упавшая или встряхнутая банка газировки рискует обернуться шипучим извержением. Люди используют разные приемы, чтобы предотвратить эти пенные взрывы, включая постукивание по крышке банки. Этот совет передается уже много лет, но работает ли он на самом деле?

Ответ кроется в физике процессов, происходящих внутри банки.

Как образуются пузырьки

Для приготовления газированного напитка углекислый газ закачивается в жидкость — например, в газировку, пиво или шампанское — под высоким давлением и при низкой температуре.

«Пузырьки образуются в результате так называемого перенасыщения углекислым газом», — рассказал Live Science Роберто Зенит, профессор инженерии в Университете Брауна, изучающий механику жидкостей.

Перенасыщение — это нестабильное состояние, при котором жидкость или газ может удерживать больше растворенных веществ, чем допускают нормальные условия. Из-за этой нестабильности некоторые действия, например встряхивание банки, могут стимулировать дополнительное образование пузырьков.

«Механическое воздействие (постукивание или встряхивание) порождает мощные волны давления внутри жидкости; эти волны отражаются от стенок, создавая зоны низкого давления, где формируются крошечные пузырьки», — пояснил Хавьер Родригес Родригес, доцент кафедры механики жидкостей Мадридского университета Карлоса III, в электронном письме Live Science. «Если дать достаточно времени (от нескольких минут до десятков минут, в зависимости от напитка и емкости), эти пузырьки снова растворятся, и банка «забудет», что ее тревожили».

Однако если банку открыть, пока пузырьки находятся во взвешенном состоянии в жидкости, резкое падение давления при открытии стимулирует дополнительное образование пузырьков, что приводит к большему проливанию, сказал Родригес Родригес.

В некоторых редких случаях, например при распылении шампанского после победы в NASCAR, создание фонтана пены как раз и является целью, которой гонщики добиваются, энергично встряхивая бутылки заранее.

Работает ли постукивание на самом деле?

В отличие от гонщиков NASCAR, большинство людей хотят сохранить свой напиток, поэтому они могут попробовать постучать по крышке банки.

В идее, лежащей в основе этой стратегии, есть определенный смысл. По словам Зенита, пузырьки углекислого газа могут разрастаться из крошечных несовершенств, называемых центрами зародышеобразования, к которым могут относиться частицы пыли или шероховатости на поверхности банки.

«Причина, по которой вы постукиваете, заключается в том, чтобы, по сути, удалить возможные пузырьки или частицы пыли внутри банки с газировкой», — сказал Зенит. Если их удалить, можно снизить скорость образования пузырьков, добавил он.

Теоретически несколько легких постукиваний могут оторвать часть пузырьков, прилипших к стенкам банки, позволив им всплыть в воздушный карман над напитком до его открытия. Если в жидкости останется меньше центров зародышеобразования, у пузырьков будет меньше мест для быстрого роста после открытия банки и падения давления.

Но у этого объяснения есть важная оговорка: хотя легкое постукивание может оторвать несколько пузырьков, слишком сильное или многократное постукивание может, наоборот, создать новые пузырьки, отметил Родригес Родригес. Тот же принцип применим и к газированным напиткам в стеклянных или пластиковых бутылках, поскольку постукивание по пивной бутылке может спровоцировать перелив пены.

Эти конкурирующие эффекты затрудняют определение того, действительно ли постукивание помогает, а некоторые эксперименты показывают, что в целом, вероятно, нет.

В одном препринтном исследовании 2019 года ученые протестировали 1031 банку пива, разделив их на четыре группы: встряхнутые и постуканные, встряхнутые и нетронутые, невстряхнутые и постуканные, невстряхнутые и нетронутые. По постуканным банкам трижды щелкали пальцем по боковой стороне перед открытием. Исследователи не обнаружили статистически значимой разницы в количестве потерянного пива между постуканными и нетронутыми банками, независимо от того, встряхивали их или нет. Они пришли к выводу, что постукивание «не предотвращает потерю пива» и что эта практика не подтверждается их наблюдениями.

Это не обязательно ставит точку в вопросе для газировки, но намекает на то, что постукивание не является эффективным методом.

«Пиво и газировка различаются по составу и поведению пены, но исследование предоставляет соответствующие экспериментальные доказательства того, что постукивание не является доказанным решением», — сообщил Кит Ям, специалист по пищевым продуктам из Ратгерского университета, в электронном письме Live Science.

Как предотвратить вспенивание газировки?

Если постукивание — не ответ, то, вероятно, ответ — время. Если дать встряхнутой банке постоять вертикально несколько минут, у пузырьков будет время раствориться или подняться в воздушный карман в верхней части банки. Поддержание напитка холодным также может помочь, потому что углекислый газ легче остается растворенным при более низких температурах.

«Поставьте банку, которую вы случайно уронили или ударили, в холодильник на полчаса, а пока откройте другую!» — предложил Родригес Родригес.

Если у вас нет другой банки или вы не хотите ждать, Родригес Родригес предложил другой вариант: открывать банку медленно.

«Таким образом, газ может выходить, но я оставляю лишь крошечную щель, через которую выходит пена, — объяснил он. — Затем, когда вы услышите, что газ больше не выходит, можно безопасно открыть банку полностью».

Тот же прием можно использовать, чтобы уменьшить количество пены, переливающейся при наливании газированного напитка в стакан.

«Если наливать медленно, — сказал Зенит, — то вы уменьшаете это взбалтывание».

Источники:
Zare, S., & Lee, J. (2019). The effect of tapping beer cans on beer loss. Preprint. https://doi.org/10.31224/osf.io/9r5xk