În timpul desfacerii unei sticle de șampanie rece se eliberează dioxid de carbon într-o serie de unde de șoc, iar multe dintre acestea au viteze mai mari decât cea a sunetului.
Deși desfacerea unei șampanii poate părea simplă, imaginile de mare viteză au arătat faptul că eliberarea gazului aflat sub presiune este un proces mai complicat decât se credea anterior. „Șampania ar trebui considerată un „mini” laborator pentru fizica fluidelor”, a declarat Robert Georges din cadrul Universității din Rennes 1 din Franța.
Georges și colegii săi au simulat desfacerea unei sticle de șampanie pe un computer pentru a determina viteza și forma undelor de șoc formate în urma eliberării dioxidului de carbon. Simularea lor a constat într-o sticlă, un jet de gaz care iese din aceasta și dopul sticlei, care se deplasează înaintea jeturilor de gaz. Calculatorul a rezolvat un set de ecuații bine-cunoscute, dar notoriu de dificile, care descriu modul în care fluidele curg atunci când sunt reci, sub presiune și împotriva pereților și obstacolelor.
Echipa a descoperit faptul că imediat după ce dopul este scos, gazul de înaltă presiune din spatele acestuia nu are suficient spațiu pentru a ieși în mod direct. În consecință, se formează o undă de șoc rapidă, care se extinde radial și care se aseamănă cu o coroană.
Două treimi de milisecundă mai târziu, pluta se îndepărtează de gâtul sticlei suficient de mult pentru ca gazul să formeze un jet supersonic cilindric. Gazul continuă să iasă din sticlă și să împingă dopul. Acest lucru conduce la formarea unui val curbat în spatele plutei.
După o milisecundă, presiunea din interior scade semnificativ datorită faptului că o mare parte din gaz a părăsit incinta. Astfel, fluxul de dioxid de carbon începe să încetinească.
Cele mai rapide jeturi s-au format chiar la începutul desfacerii sticlei și au atins viteze de aproape 1500 de kilometri pe oră, ceea ce este cu aproximativ 20% mai rapid decât viteza sunetului.
Identificarea detaliilor minuscule ale desfacerii șampaniei poate ajuta cercetătorii să înțeleagă mai bine tehnologia care implică jeturile supersonice. Un exemplu poate fi proiectarea rachetelor ale căror duze supersonice ejectează gaze pentru a propulsa vehiculele spațiale precum rachetele. Un alt exemplu poate fi reprezentat de ambarcațiunile subacvatice supersonice precum submarinele.
Georges și colegii săi plănuiesc să adauge mai multe detalii în viitoarele simulări prin modelarea unor sticle cu diferite temperaturi, forme și dimensiuni.
