|
Кто не знает, что пузырьки тонут в «Гиннессе», хотя они состоят из газа, который легче жидкости! Решение этой задачи в физических терминах оказалось сложнее, чем кажется на первый взгляд, однако моделирование, проведённое математиками из Лимерикского университета (Ирландия), кажется, приблизило нас к разгадке.
На самом деле, при всей несерьёзности вопроса, это одна из сложнейших задач гидродинамики. Распространённая теория о том, что пузырьки «отражаются» от пенной шапки, - всего лишь «городская легенда». Первые же опыты опровергли её: без пены сверху всё происходило точно так же. Довольно скоро удалось выяснить, что пузырьки не тонут, а поднимаются - то есть физика не страдает слишком уж сильно. Кажется, что пузырьки опускаются потому, что жидкость, в которой они находятся, постоянно циркулирует в пивном стакане: слои, близкие к внешним стенкам, опускаются, причём быстрее, чем пузырьки поднимаются наверх, а слои, находящиеся в центре кружки, поднимаются. Но это оказалось самой простой частью.
Почему жидкость так странно циркулирует именно в стакане «Гиннесса»? Ведь не опускаются же близкие к стеклу слои в «Короне» или «Bucanero», если уж сравнивать с тёмным. Даже если ограничить сравнение сухим стаутом, то ни Murphy's, ни Beamish не демонстрируют тонущих пузырьков.
Группа исследователей под руководством профессора Евгения Бенилова (Eugene Benilov) провела моделирование процесса и убедилась что всё дело в форме стакана - специфичной именно для «Гиннесса»!
Оказалось, что жидкость циркулирует таким образом именно из-за пузырьков: стремясь вверх, они гонят вверх и жидкость в центре стакана. Почему жидкость опускается по краям? В ней просто меньше пузырьков, чем в той части, что находится в центре ёмкости. Ключевой вопрос в том, почему пузырьков по краям меньше, чем в центре.
Всё то же моделирование показало, что пузырьки поднимаются строго вверх, почти не распространяясь в стороны. Но стакан для стаута имеет небольшое дно и постепенно расширяющиеся стенки. Его диаметр вверху значительно больше, чем внизу. Отсюда и неравномерное распределение пузырьков: в центре их больше потому, что дно соответствует центру, а периферийные области не имеют под собой дна, следовательно, пузырьки к ним попадают только случайно, и их там почти нет.
Как известно, теория без практики мертва. Обычно математик и эксперимент - понятия несовместимые, но ради проверки своих вычислений команда г-на Бенилова пошла на жертвы. В общем, не обошлось без опыта, «Гиннесс» налили в цилиндр, где все пузырьки послушно пошли вверх:
Не верите? Попробуйте сами!
Исследование может быть полезно, полагают разработчики модели, при проектировании стеклянных сосудов с газовыми пузырьками в стенках. Да и при созревании того же стаута.
Подготовлено по материалам arXiv.
| |