211service.com
Har du nogensinde spekuleret på, hvorfor din vin græder? Skyld på chokbølger.
I århundreder har videnskabsmænd overvejet de tårer, der dannes i vinglas. Nu tror de, at de ved, hvordan det sker. 18. oktober 2019
Hånd, der holder et glas rødvin Bertrand Mund | Unsplash
Læsere, der lejlighedsvis overvejer bunden af et vinglas, vil helt sikkert være bekendt med et af universets større mysterier. Dette er den århundreder gamle iagttagelse, at vin nogle gange kan rejse op ad overfladen af et glas og derefter danne tårer, når den drypper ned igen. Hvorfor?
I dag er det forvirrede løst - i det mindste delvist - takket være arbejdet fra Yonatan Dukler og kolleger ved University of California, Los Angeles. Disse fyre har uselvisk viet deres forskning til dette fænomen og siger, at de har fundet et svar.
Lad os starte med at fylde vores glas – en lille mængde højalkoholvin i et martini-glas. Observer, hvordan et tyndt lag trækkes op af glasoverfladen over hovedvæsken.
Denne effekt er godt forstået, da den forståeligt nok har tiltrukket nogle af de største hjerner inden for fysik. Den amerikanske videnskabsmand Willard Gibbs offentliggjorde en komplet teoretisk behandling i 1875.
Dette var baseret, i det mindste delvist, på værket 20 år tidligere af James Thomson, bror til Lord Kelvin. Thomson opdagede, at effekten opstår, fordi vin er en blanding af vand og ethanol, hvor vand har den større overfladespænding.
Vinen trækkes i første omgang op af glassets overflade ved kapillærvirkning. Dette sker, når overfladespænding tvinger overfladen af en væske op ad de lodrette vægge af en glasbeholder.
I et vinglas begynder dette tynde lag straks at fordampe, hvor alkoholen fordamper hurtigere end vand. Som følge heraf bliver laget mindre alkoholholdigt, og den større koncentration af vand fører til en højere overfladespænding end hoveddelen af vin i glasset.
Denne forskel i overfladespænding er vigtig. Det skaber en kraft, der driver mere vin op ad glassets vægge. Og dette fører til en konstant strøm af væske op ad glasset, drevet af fordampning af alkohol.
Alt dette er godt forstået - det er kendt som Marangoni-effekten efter den italienske fysiker, der studerede det i 1860'erne.
Der er dog en anden kraft involveret - tyngdekraften, som trækker væsken ned igen. Når dette sker, formes vinen til de berømte tårer, der triller ned ad indersiden af glasset.
Det fremragende puslespil er, hvorfor vinen danner nedadstrømmende tårer og ikke en anden form for flow. Det er dette problem, som Dukler og co har grebet an ved hjælp af en omfattende teoretisk model og en hel del eksperimentelt arbejde. De har observeret tårerne dannes på en måde, som aldrig er blevet skitseret før.
Det nye arbejde er baseret på teorien om chokbølger. En stødbølge er en forstyrrelse, der danner en skarp grænse i væskens egenskaber. Chokbølger er normalt drevet af forstyrrelser, der bevæger sig hurtigere end lyd i væsken, såsom en supersonisk jet. Bølgen fortsætter, så længe forstyrrelsen forbliver supersonisk.
Men stødbølger kan dannes, når forstyrrelserne ikke er supersoniske - for eksempel når fordampning forårsager væskestrøm. Disse bølger er kendt som underkompressive stød. Det er disse, Dukler og co fokuserer på.
De påpeger, at teorierne baseret på Gibbs' arbejde tyder på, at vinen burde danne fingerlignende former, når den bevæger sig op ad glasset. Vi argumenterer for, at de egentlige vintårer, som dræner ned i glasset, i modsætning til den velkendte fingering ustabilitet af drevne fronter, som bevæger sig i samme retning af fronten, opstår fra en ustabilitet af et omvendt underkompressivt stød, siger de.
Og deres eksperimenter ser ud til at understøtte dette. De placerer en mundfuld portvin med et alkoholindhold på 18% i et martini-glas med sider i en vinkel på 65%. For at gøre observationerne lettere, hvirvler de porten for at forbelægge glasset med væske. Så dannes tårerne let.
Disse tårer viser tydeligt de bølgeegenskaber, som holdets model forudsiger. Vi illustrerer eksistensen af ikke-klassiske underkompressive stød for første gang i forbindelse med vintårer, siger Dukler og co. Vi hævder, at i tilfælde af et præ-coated glas, kommer de berømte 'vintårer' frem fra et omvendt underkompressivt stød, der stammer fra menisken.
Det er interessant arbejde, som mange læsere gerne vil fejre med deres egen forskning.
Det efterlader dog flere spørgsmål ubesvaret. Den måde, Dukler og co forbelægger glasset på, er vigtig, fordi det skaber et lag, som endnu et lag væske kan flyde over. Marangoni-effekten er nem at skabe under disse omstændigheder.
Men det lader spørgsmålet om, hvordan tårerne opstår på et ubelagt glas, stå åbent.
Hvilket betyder, at der er meget mere arbejde at gøre. Lad os komme på arbejde - skål!
Ref: arxiv.org/abs/1909.09898 : En teori om underkompressive stød i vintårer