วิทยาศาสตร์

5 สิ่งที่ Champagne Popping และ Rocket Science มีเหมือนกัน

5 สิ่งที่ Champagne Popping และ Rocket Science มีเหมือนกัน

แชมเปญเป็นหนึ่งในเครื่องดื่มแอลกอฮอล์ที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในโลก แต่ภายใต้ไม้วีเนียร์สุดเก๋กลับซ่อนความลับที่น่าสนใจและอาจถึงแก่ชีวิตได้

นอกจากนี้ยังเกิดขึ้นจากการแบ่งปันสิ่งของกับจรวด!

อะไรทำให้แชมเปญป๊อป?

สาเหตุที่แชมเปญปรากฏขึ้นนั้นมาจากเหตุผลทางวิทยาศาสตร์ที่น่าสนใจบางประการ มันเกี่ยวข้องกับความเร็วสูงความดันลดลงอย่างมากและก๊าซที่แกว่ง

แชมเปญขณะบรรจุขวดมีคาร์บอนไดออกไซด์ละลายอยู่จำนวนมาก ก๊าซที่ละลายนี้จะสร้างแรงกดดันภายในขวดซึ่งแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับอุณหภูมิที่เก็บแชมเปญไว้

ความดันที่เพิ่มขึ้นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ละลายอยู่นั้นไม่เพียงพอที่จะเอาชนะแรงเสียดทานระหว่างไม้ก๊อกและขวดได้ (เช่นเดียวกับตาข่ายไม้ก๊อกที่อาจมีอยู่)

เมื่อคุณเริ่มบิดจุกออกแรงเสียดทานนี้จะถูกแปลงจากแรงเสียดทานสถิตเป็นแรงเสียดทานจลน์ ค่าความเสียดทานจลน์ต่ำพอที่ความดันภายในจะเอาชนะได้

เมื่อถึงจุดนี้จุกจะถูกเร่งออกจากขวดและหากปล่อยทิ้งไว้ที่อุปกรณ์ของมันเองก็สามารถยิงออกมาได้ ซึ่งอาจเร็วเกินไป

ที่เกี่ยวข้อง: ขวดไวน์และแก้วไวน์ - ทุกสิ่งที่คุณต้องรู้

จุกโผล่ออกมาจากขวดแชมเปญเร็วแค่ไหน?

การทดลองในบ้านบางชิ้นแสดงให้เห็นว่าไม้ก๊อกสามารถยิงออกจากขวดได้เกินจำนวน 12 เมตรต่อวินาที. แต่สำหรับความเข้มงวดทางวิทยาศาสตร์มากขึ้นอย่ามองไปไกลกว่าผลงานของ Friedrich Balck ที่มหาวิทยาลัยเทคนิค Clausethal ทางตะวันตกเฉียงเหนือของเยอรมนี

หลังจากเขย่าขวดฟองอย่างแรงด้วยแรงดันที่บันทึกไว้ 2.5 บาร์เขาสามารถไล่จุกได้เมื่อเวลาตี 40 กิโลเมตรต่อชั่วโมง หรือ 11 เมตรต่อวินาที

ไม่โทรมเกินไป.

ความดันภายในขวดแชมเปญคืออะไร?

ดังที่เราได้กล่าวไปแล้วความดันภายในขวดแชมเปญเกิดจากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ละลายอยู่ภายในของเหลว การสะสมของก๊าซนี้เป็นผลมาจากการหมักขั้นที่สองในเครื่องดื่มเรียกในทางเทคนิคว่า en triage.

ในระหว่างขั้นตอนนี้จะมีการเติมน้ำตาลอ้อยและยีสต์ลงในแต่ละขวด น้ำตาลอ้อยและยีสต์ผลิตแอลกอฮอล์และคาร์บอนไดออกไซด์เป็นผลพลอยได้

สิ่งนี้ยังเป็นสาเหตุที่ทำให้จุกแชมเปญมีความหนามากเมื่อเทียบกับจุกขวดไวน์อื่น ๆ

งานวิจัยบางชิ้นแสดงให้เห็นว่าความกดดันอาจอยู่ในช่วงระหว่าง 4 และ 6 บรรยากาศ หรือ 0.41 n / มม2 ถึง 0.62 นิวตัน / มม2.

"แหล่งที่มาที่ฉันพบมีความกดดันของแชมเปญตั้งแต่ 4 ถึง 6 บรรยากาศ หรือในแง่ของคนธรรมดาโดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 60 ถึง 90 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว.

ตามข้อมูลของ USA Today ความดันขนาดนี้จะเห็นได้จากยางรถบัสสองชั้นและแชมเปญเท่านั้น นี่คือเหตุผลว่าทำไมคุณไม่ควรชี้ขวดแชมเปญใส่ใครสักคนเว้นแต่คุณตั้งใจที่จะทำร้ายพวกเขาจริงๆ "- The Physics Factbook

ขวดแชมเปญและจรวดที่แตกต่างกันมีอะไรเหมือนกัน?

ดังนั้นโดยไม่ต้องกังวลใจต่อไปนี้เป็นเหตุผลบางประการที่ทำให้แชมเปญและจรวดมีความคล้ายคลึงกัน รายการนี้ยังห่างไกลจากข้อมูลที่ครบถ้วนสมบูรณ์และไม่ได้เรียงลำดับเป็นพิเศษ

1. ทั้งจรวดและแชมเปญที่แตกต่างกันผลิตดิสก์ Mach

น่าแปลกใจที่การตรวจสอบแชมเปญอย่างใกล้ชิดได้แสดงให้เห็นถึงความคล้ายคลึงที่โดดเด่นบางประการกับกระแสเจ็ทความเร็วเหนือเสียงดังที่เห็นในจรวด

นักวิจัยเพิ่งเผยแพร่บทความใน ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ ที่แสดงให้เห็นหลักฐานที่ชัดเจนมากเกี่ยวกับการก่อตัวของดิสก์ Mach คล้ายกับของจรวด ขนนกถูกพบเห็นในไอพ่นแห่งการแช่แข็ง CO2 เมื่อเปิดขวดครั้งแรก

เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดการศึกษาพบว่าต้องเก็บขวดไว้ที่ 20 องศาเซลเซียส. ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่พุ่งออกมาในระหว่างการระเบิดถูกบันทึกไว้ที่กำลัง -90 องศาเซลเซียส.

"เงื่อนไขที่จำเป็นในการสร้างคลื่นช็อกดังกล่าวนั้นรุนแรงมาก แต่ในเสี้ยววินาทีแรกหลังจากที่ไม้ก๊อกโผล่ขึ้นมาจะเป็นไปตามเงื่อนไขทั้งหมด" Gérard Liger-Belair หัวหน้าฝ่ายการศึกษากล่าวกับ Decanter.com

"ความเร็วของก๊าซที่ถูกขับออกจากคอขวดถึงเกือบ มัค 2, สองเท่าของความเร็วเสียง "

น่าทึ่ง แต่ต้องสังเกตว่าการทดลองดำเนินการเฉพาะกับขวดที่เก็บไว้ระหว่างนั้น20 และ 30 องศาเซลเซียส สำหรับ 72 ชั่วโมง ก่อนถ่ายทำ นี่เป็นสิ่งที่สูงกว่าอุณหภูมิในการเสิร์ฟที่เหมาะสม

2. ทั้งจรวดและแชมเปญปล่อย CO2

ดังที่เราได้เห็นไปแล้วแชมเปญได้รับพลังระเบิดจากคาร์บอนไดออกไซด์ที่ละลายน้ำ เมื่อจุกไม้ก๊อกก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จำนวนมากจะถูกปลดปล่อยออกมาในป๊อปที่ระเบิดได้และน่ารื่นรมย์

แต่จรวดบางลำยังสร้างก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ขณะที่พวกมันส่งพลังขึ้นสู่สวรรค์ อย่างไรก็ตามการปล่อยมลพิษเหล่านี้มีน้อยมากเมื่อเทียบกับการขนส่งในรูปแบบอื่น ๆ

“ ธุรกิจจรวดสามารถเติบโตได้จากปัจจัย 1,000 และการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และไอน้ำก็ยังคงน้อยเมื่อเทียบกับแหล่งอุตสาหกรรมอื่น ๆ ” Martin Ross วิศวกรโครงการอาวุโสของ Aerospace Corporation ที่ศึกษาผลกระทบของจรวดที่มีต่อชั้นบรรยากาศกล่าวThe Verge ในการสัมภาษณ์

3. ทั้งจรวดและแชมเปญประสบการณ์การกระเจิงของ Rayleigh

การกระเจิงของเรย์ลี (Rayleigh scattering) ซึ่งตั้งชื่อตามนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษลอร์ดจอห์นเรย์ลีนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษผู้ค้นพบส่วนใหญ่เป็นการกระเจิงของแสงแบบยืดหยุ่นหรือการแผ่รังสี EM อื่น ๆ โดยไม่เปลี่ยนความยาวคลื่นด้วยอนุภาคเล็ก ๆ หรือตัวกลางอื่น

เอฟเฟกต์นี้ทำให้ท้องฟ้ามีสีฟ้าเนื่องจากแสงสีน้ำเงินกระจัดกระจายอย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าความยาวคลื่นอื่น ๆ เช่นสีแดง การกระเจิงของ Rayleigh เป็นสิ่งที่ให้การปล่อยก๊าซจากขวดแชมเปญที่แตกออกเป็นสีฟ้าเช่นกัน

ด้วยแชมเปญสิ่งนี้เกิดจากการแช่แข็งของก๊าซเฟส CO ที่ต่างกันชั่วคราว2 บนกลุ่มน้ำน้ำแข็งเมื่อออกจากคอขวด

การกระเจิงของเรย์ลียังเป็นเครื่องมือที่มีประโยชน์สำหรับนักวิทยาศาสตร์จรวด

มีการพัฒนาวิธีการต่างๆเพื่อช่วยให้เข้าใจอุณหภูมิความหนาแน่นของก๊าซของขนไอเสียจรวด นักวิทยาศาสตร์สามารถระบุอุณหภูมิของก๊าซได้โดยใช้ปรากฏการณ์การกระเจิงของเรย์ลี (Rayleigh) โดยใช้อินเทอร์เฟอโรมิเตอร์ Fabry-Perot และอาร์กอนไอออน

4. ทั้งแชมเปญและจรวดปฏิบัติตามกฎข้อที่สามของนิวตัน

จรวดในระดับพื้นฐานทำงานโดยอาศัยหลักการของกฎข้อที่สามของนิวตัน นี่เป็นหลักการที่ว่า "สำหรับทุกการกระทำมีปฏิกิริยาที่เท่าเทียมกันและตรงกันข้าม"

ดังนั้นโดยการระเบิดก๊าซร้อนจำนวนมากออกทางด้านหลังจรวดจะขับเคลื่อนไปในทิศทางตรงกันข้าม (โดยปกติจะลอยขึ้นสู่ท้องฟ้า) สิ่งที่คล้ายกันนี้เกิดขึ้นเมื่อคุณเปิดขวดแชมเปญ

เนื่องจากไม้ก๊อกถูกขับออกจากปลายขวดด้วยความเร็วสูงตัวขวดเองก็ควรมีปฏิกิริยา "เท่ากันและตรงกันข้าม" ออกไป แน่นอนว่าเนื่องจากคุณมักจะถือขวด (และค่อนข้างหนักเมื่อเทียบกับไม้ก๊อก) เราจึงไม่ค่อยสังเกตเห็น

5. ทั้งจุกแชมเปญและจรวดบางอันมีพลังฟอง

และในที่สุดเพื่อความสนุกสนานคุณรู้หรือไม่ว่าคุณสามารถขับเคลื่อนจรวดแบบโฮมเมดขนาดเล็กโดยใช้ฟองสบู่ในลักษณะคล้ายกับก๊อกแชมเปญได้?

ด้วยการรวมเม็ดยาลดกรดลงในโฆษณาน้ำในจรวดกระดาษคุณสามารถทำให้เพื่อนและครอบครัวของคุณประหลาดใจได้ด้วยพลังของวิทยาศาสตร์จรวด (และเคมีบางอย่าง)

สนุกมาก

NASA ดูเหมือนจะชอบไอเดียนี้เช่นกันและสร้างคู่มือเล็ก ๆ น้อย ๆ ที่มีประโยชน์หากคุณต้องการลองด้วยตัวคุณเอง


ดูวิดีโอ: Reaction 5:59 TRINITY PART2 + เลาประสบการณการมาเปนตง TRINITY (พฤศจิกายน 2021).