Assistir ao lançamento de ondas de choque supersônicas em uma garrafa de champanhe

  • Paul Sparks
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Abrir uma garrafa de espumante cria ondas de choque como as do escapamento supersônico de um jato de combate, de acordo com um novo estudo.

O estouro de uma rolha de champanhe em uma fração de segundo é criado por uma fuga rápida de gás de alta pressão preso há muito tempo no gargalo da garrafa. Agora, um grupo de pesquisadores usou a fotografia de alta velocidade para visualizar a química por trás do pop icônico. 

Para o experimento, eles adquiriram seis garrafas de champanhe rosé, duas das quais armazenadas a 30 graus Celsius (86 graus Fahrenheit) e duas a 20 C (68 F) por três dias. Essas garrafas foram envelhecidas anteriormente por 42 meses, passando pelo que se chama de "prême de mousse", uma espécie de fermentação alcoólica. Durante este processo, a levedura se alimenta de açúcar para criar dióxido de carbono, dando ao champanhe sua efervescência.

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Os pesquisadores então usaram uma câmera de alta velocidade para registrar o momento em que as rolhas estouraram. A câmera de alta velocidade foi acoplada a um microfone que gravou o estrondo e acionou a câmera para tirar uma série de fotos.

Uma onda de choque visível chamada "disco mach" se forma quando a rolha sai da garrafa de champanhe. (Crédito da imagem: Equipe Effervescence / CNRS / Université de Reims)

Aqui está o que os cientistas viram: quando a rolha saiu da garrafa, ela foi violentamente empurrada por dióxido de carbono e vapor d'água em rápida expansão, que há muito estavam confinados no gargalo da garrafa. Esta mudança repentina na pressão fez com que o dióxido de carbono e o vapor de água esfriassem em cristais de gelo e se condensassem em uma névoa que flutuou para fora com a cortiça. 

Mas, para sua surpresa, os pesquisadores descobriram que no primeiro milissegundo da rolha estourada, essa queda repentina na pressão dentro da garrafa levou a ondas de choque visíveis, chamadas de "discos Mach". Esses discos Mach, que também são criados na exaustão de jatos de combate, se formam porque o gás que escapa se expande no ar com extrema rapidez - com o dobro da velocidade do som. Eles desaparecem com a mesma rapidez, quando a pressão na garrafa volta ao normal.

Discos Mach também se formam nos escapamentos supersônicos de jatos de combate, como este McDonnell F-15E Strike Eagle. (Crédito da imagem: Força Aérea dos EUA / Aviador sênior Matthew Bruch)

A formação desses discos Mach "foi uma grande surpresa", disse o principal autor Gérard Liger-Belair, professor de física química da Universidade de Reims Champagne-Ardenne, na França. "A física [dos discos Mach] já era conhecida na engenharia aeroespacial, mas não [de todo] na ciência do champanhe."

Além do mais, os pesquisadores descobriram que as garrafas armazenadas em temperatura ambiente criavam um "estouro" bastante diferente do que aquelas armazenadas em temperaturas mais altas.

Como o dióxido de carbono é menos solúvel em temperaturas mais altas, há uma quantidade maior de gás no gargalo das garrafas armazenadas em temperaturas mais altas. Assim, o gás dentro das garrafas armazenadas a 30 C está sob pressão maior do que aquelas armazenadas a 20 C. Quando a rolha da garrafa de 30 C se solta, a queda na pressão e na temperatura é maior do que nas garrafas armazenadas em temperaturas mais frias. 

A garrafa mais quente cria grandes cristais de gelo e, graças à forma como esses cristais espalham a luz, uma névoa branco-acinzentada. A garrafa em temperatura ambiente, por sua vez, cria cristais de gelo menores, formando uma névoa mais azul. "Esperançosamente, as pessoas se sentirão tocadas pela bela ciência escondida em uma simples garrafa de champanhe ou vinho espumante", disse Liger-Belair.

As descobertas foram publicadas em 20 de setembro na revista Science Advances.

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Originalmente publicado em .




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