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《力學(xué)話趣-倒啤酒的學(xué)問》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
1、力學(xué)話趣-倒啤酒的學(xué)問.txt -你腳踏倆只船,你劃得真漂亮。-每個(gè)說不想戀愛的人心里都裝著一個(gè)不可能的人。我心疼每一個(gè)不快樂卻依然在笑的孩子。(有沒有那么一個(gè)人，看透我在隱身，知道我在等人。本文首刊于《力學(xué)與實(shí)踐》1996,18(1):66-69倒啤酒的學(xué)問——兼談空泡問題武際可(北京大學(xué)力學(xué)系，北京100871) 從瓶子里往杯中倒啤酒，急性子的人，把瓶子拿得很高，有點(diǎn)象倒大碗茶似地，讓啤酒水柱沖向杯底，結(jié)果總是倒?jié)M一杯泡沫，泡沫流淌得一桌子，待泡沫消失后，杯子里的啤酒卻所剩無幾?！ ∈炀毜姆?wù)員則將杯子盡可能傾斜，將瓶口緊靠杯沿，讓啤酒緩慢地沿杯
2、壁流向杯底，隨著杯子里啤酒增多，再徐徐將杯子傾角調(diào)正到豎直的位置，這樣可以倒?jié)M一杯啤酒而不產(chǎn)生多少泡沫。人們不無詼諧地把這種倒啤酒的竅門總結(jié)為三個(gè)含諧音的成語：“歪門斜倒(邪道)，杯壁(卑鄙)下流，改斜(邪)歸正。” 啤酒、香檳酒、可樂等清涼飲料，都是二氧化碳的過飽和溶液。在不密封的條件下，二氧化碳也會慢慢分離而散逸到空氣中去。新鮮的這類清涼飲料，含二氧化碳愈多品質(zhì)就愈高。這也正是往杯中倒啤酒帶來麻煩的原因?！ ∥覀儼亚懊嬲f的兩種倒啤酒的方法稱為直沖式與斜溜式。為什么斜溜式產(chǎn)生的泡沫少，而直沖式的倒法產(chǎn)生的泡沫多呢？要回答這個(gè)問題得從氣體的溶解度開始研究?！?/p>
3、 二氧化碳溶解到水中的量，通常用單位體積水能溶解多少體積的二氧化碳來度量，稱為溶解度，是同溫度和壓強(qiáng)有關(guān)的量。溫度低時(shí)溶解度大，高時(shí)溶解度小。在高壓下溶解度大，低壓時(shí)溶解度小。如果在高壓強(qiáng)條件下新鮮啤酒突然減小壓強(qiáng)，就會分離出二氧化碳而冒泡。在密閉的容器里，冒出的氣泡使容器內(nèi)的壓力升高后，達(dá)到高壓下溶解度，氣泡就不再冒了。我們在開香檳酒瓶時(shí)，聽到“啪”地一聲，報(bào)上也曾看到開啤酒瓶，瓶蓋飛出傷人的消息，這都是因?yàn)槿萜骼飰毫^高的緣故。 歷史上有過一則有趣的事。上世紀(jì)中，在倫敦的泰晤士河床下打了一條隧道，當(dāng)隧道峻工時(shí)，當(dāng)?shù)卣缛宋镌谒淼览锱e行慶典。令人掃興的是發(fā)
4、現(xiàn)帶到隧道來的香檳酒都跑了氣而無味。然而當(dāng)慶典過后人們走出隧道回到地面時(shí)，不幸的事發(fā)生了，酒在肚子里發(fā)脹了，氣從鼻子嘴里不斷冒出來，有的人穿的馬甲被脹開，有的人不得不重新返回隧道以減輕這突然襲來的痛苦。 所以產(chǎn)生這種現(xiàn)象，是因?yàn)樗淼辣鹊仄矫娴蛿?shù)百米，那里氣壓較高，二氧化碳溶解度也高，所以香檳酒就像跑了氣似地?zé)o味。等回到地面，氣壓低了，二氧化碳分離出來，把紳士們的肚子撐了開來。通常在海平面，每升高100米，氣壓降低2190Pa，氣壓的這種微小的變化，對于過飽和的二氧化碳溶液氣體分離與否表現(xiàn)得很明顯。 現(xiàn)在再來討論往杯子里倒啤酒的問題。靜止在杯中的啤酒，壓強(qiáng)各
5、處基本上是均勻的，上層壓強(qiáng)略小于杯底，所以也是表面冒泡稍多。但是如果杯里的啤酒產(chǎn)生了不均勻流動，則各點(diǎn)上的壓強(qiáng)是不同的，從流體力學(xué)伯努利定律知道，沿一根流線，速度大的局部壓強(qiáng)小。這些速度大的地方便會產(chǎn)生大量的二氧化碳?xì)馀?。為了說明這一事實(shí)，取一杯靜止的新鮮啤酒，我們看到它基本上不冒氣泡。如果用一根筷子一攪，就會發(fā)現(xiàn)在筷子運(yùn)動的尾部會冒出大量氣泡，正是那里壓強(qiáng)較低的緣故。如果把筷子在杯里作圓形攪動，使杯中啤酒旋轉(zhuǎn)起來，拿出筷子，啤酒在杯中形成旋渦，理論分析知道旋渦中心壓強(qiáng)小，所以那里還有一串氣泡，就像在陸地上看到的龍卷風(fēng)一樣，非常有趣。關(guān)于渦旋中心壓強(qiáng)小的事實(shí)，
6、在江河里游泳的人會有親切的體會，游泳到旋渦邊上，會被吸進(jìn)去，是非常危險(xiǎn)的。 這就是說，如果你想讓啤酒不冒泡地倒?jié)M杯子，你就應(yīng)當(dāng)在倒的過程中，盡量減小啤酒杯中液體的相對速度，盡可能使注滿杯子的過程變?yōu)闇?zhǔn)靜態(tài)。前面說的直沖式之所以不適用，就是因?yàn)檫@種方式使啤酒柱有較大的動量，從而杯中的啤酒速度差加大，而且形成大量的小旋渦。而斜溜式，一方面降低了啤酒從瓶口到接觸杯子這段落差，使啤酒入杯時(shí)的動能減小;另一方面杯子傾斜可以將啤酒柱對杯子的正沖擊變?yōu)樾睕_擊，從而減小啤酒接觸瞬時(shí)的動量改變;再者斜溜過程，增加啤酒溜到杯底的路程，在這溜的過程中杯壁近處的邊界粘性層造成對啤酒
7、的阻力也可以減小啤酒到達(dá)杯底的速度。所以它基本上滿足盡可能準(zhǔn)靜態(tài)的要求。整個(gè)過程中泡沫較少?！ ∑【浦泻趸驾^多，為什么喝起來就會覺得舒服，其中一個(gè)重要原因是二氧化碳溶解度與溫度的依賴關(guān)系。當(dāng)你倒?jié)M一杯冰過的碑酒后，試用一根筷子插入杯中。你就會發(fā)現(xiàn)筷子周圍爬滿了小氣泡。這是因?yàn)榭曜映跏紲囟缺绕【聘?，筷子周圍啤酒中的二氧化碳在溫度高時(shí)溶度小，便分離出來爬在筷子上。同樣啤酒喝進(jìn)體內(nèi)，體內(nèi)溫度比啤酒高，在從口、食道與胃壁的粘膜上也會很快地附著大量的氣泡。我們還知道氣泡的熱傳導(dǎo)效率是比較低的。這樣，當(dāng)你喝了比體溫低很多的清涼飲料時(shí)并不會有過份冰涼的感覺。我們知道，
8、粘膜驟然溫度下降，會使它附近的血管收縮
