О чем Эйнштейн рассказал своему повару - [64]

Наша задача — удержать весь оставшийся углекислый газ в бутылке, потому что именно он — в виде взрывающихся крошечных пузырьков на языке — и приносит это пощипывающее приятное ощущение. Кроме того, углекислый газ, растворенный в воде, создает углекислоту, которая придает напитку кислотность. Очевидно, что плотная пробка не даст газу выйти. Но необходимость держать содовую в холодном месте на первый взгляд не столь очевидна.

В силу причин, которые следует разъяснять скорее в начальном курсе химии, нежели в начальном курсе науки о пищевых продуктах, чем холоднее жидкость, тем больше углекислого газа (или другого газа) она может впитать и содержать в себе. Например, ваша содовая может удерживать почти вдвое больше углекислого газа при той температуре, что внутри холодильника, нежели при комнатной температуре. Вот почему происходит большой выход газа, когда вы открываете теплую банку содовой или пива. В банке образуется намного больше газа, чем может содержаться в теплой жидкости.

Сила напора

«Когда я открываю бутылку шампанского, оно часто вспенивается и разбрызгивается повсюду, а я не хочу тратить попусту такой дорогой продукт. Почему оно ведет себя таким образом?»

Если же вы желаете облить шампанским окружающих, то проще всего сделать это так: сперва отлейте немного жидкости (чтобы получить больше пространства для взбалтывания), затем поместите большой палец на отверстие бутылки, энергично встряхните бутылку и быстро отведите палец немного назад — не в сторону! — для того, чтобы направить концентрированную струю вспененной жидкости точно вперед.

Научный и образовательный аспекты, которые я бы хотел прояснить, являются следующими: причина, по которой жидкость бьет струей, не связана — повторяю, не связана! — с повышением давления газа в бутылке. Давление газа действительно временно повышается внутри взбалтываемой запечатанной бутылки, но это не оно выталкивает жидкость, потому что, как только вы откроете бутылку или отодвинете большой палец, давление упадет и сравняется с давлением воздуха в помещении. И вообще, как может давление газа в пространстве над жидкостью вытолкнуть жидкость из бутылки? Пороховой заряд патрона должен быть позади пули, не так ли?

Тогда почему же жидкость выстреливает с такой силой, когда вы открываете ее сразу после взбалтывания? Ответ заключается в чрезвычайно быстром высвобождении углекислого газа из жидкости: вот что обеспечивает силу напора. Это похоже на пневматическое ружье, которое получает энергию от внезапного высвобождения сжатого воздуха.

И вот в чем причина. Углекислый газ растворяется в воде очень легко, и как только он там окажется, он крайне неохотно ее покидает. Например, вы можете оставить открытую бутылку с газировкой, пивом или шампанским на столе на несколько часов, прежде чем она полностью выдохнется. Одной из причин этого является то, что пузырьки газа просто не могут образоваться спонтанно. Молекулам газа нужно за что-то «ухватиться», то есть им требуется какое-то привлекательное место сбора, где они могут собираться, пока их не станет достаточно много, чтобы сформировать пузырек. Местами сбора, которые называются участками нуклеации (или центрами газообразования), могут быть микроскопические пылинки в жидкости или крошечные дефекты стенок емкости. Если таких участков нуклеации очень мало, газ не будет образовывать пузырьков и останется растворенным в жидкости. По этой причине заводы по производству безалкогольных газированных напитков используют высокоочищенную воду.

Но если существует много центров газообразования, молекулы газа будут быстро собираться вокруг них и образовывать маленькие пузырьки. По мере накопления все большего количества молекул газа пузырьки растут и в конце концов становятся достаточно большими, чтобы подняться и выйти на поверхность.

Взбалтывание бутылки ведет к тому, что миллионы крошечных пузырьков вовлекаются в жидкость из пространства, заполненного газом (свободного пространства) над жидкостью. Эти маленькие пузырьки являются чрезвычайно эффективными центрами газообразования, вокруг которых могут быстро собраться миллионы других молекул газа, формируя большие пузырьки. И чем больше становятся пузырьки, тем обширнее площадь, где собираются их «собратья»-молекулы, и тем быстрее они растут. Таким образом, взбалтывание бутылки сильно ускоряет выделение газа, которое происходит с такой взрывной силой, что увлекает за собой большое количество жидкости. Результат: очень эффективное оружие для обливания.

Но есть и другие, более мирные способы применения данных принципов.

Вы не должны бояться, что толчки или взбалтывание закрытой бутылки или банки с газированным напитком приведут к тому, что она взорвется. В результате взбалтывания некоторая часть газа из жидкости действительно переместится в свободное пространство над жидкостью, но в горлышке бутылки просто не хватит места, чтобы поддерживать большое давление. Кроме того, вскоре после того, как банка или бутылка будет взболтана, все центры нуклеации из маленьких пузырьков поднимутся обратно в свободное пространство, где они не смогут делать свое «черное дело» высвобождения газа. Просто не открывайте бутылку сразу после того, как ее взболтали, пока центры газоообразования все еще распространены по всей жидкости. Пусть она сначала вернется к тому, что химики называют «состоянием равновесия».