Sörfizika

[G.Á]

Az alábbi mozgókép egy pohár ismeretlen márkájú sört ábrázol.


Magyarázzuk meg azt a lefelé irányuló áramlást, amit láthatunk.
Mennyiben specifikus ez a jelenség az adott sörtípusra?

[G.Á]

[G.Á]

[G.Á]

Vizsgáljuk meg egy kicsit az általad felvetett ötletet.
A buborék mozgása szempontjából két erő a meghatározó, a felhajtóerő, és a közegellenállás.
Kis sebességeknél és méretnél, a buborékok közel gömb alakja miatt teljesen elfogadható a Stokes-féle lineáris közegellenállási erővel számolni.

A felhajtóerő
Itt a természetesen a sűrűség-különbség.
A közegellenállás
Az erők közti egyensúly viszonylag gyorsan beáll, mégpedig sebesség mellett.
A kis sugár miatt a buborékok sebessége igen kicsi lesz.
Na akkor most mégis mi folyik itt?

[G.Á]

Nem, ebben az esetben valóban apró buborékok sokasága halad.
De az is igaz, amit az előbb leírtam.

Egyébként a megoldás azonnal megsejthető, csak meg kell érteni hogy a formulák és a végeredmény mit is jelent fizikailag.

[Zsolt68]

[G.Á]

Azt kell észrevenni, hogy a formulákban a buborékok sebessége a körülötte lévő közeghez képest értendő.
Másrészről a buborékokban lévő gáz sűrűsége nem lesz nagyobb mint a vízé (söré), ebből eredően a buborékok a közeghez képest kis sebességű, felfelé irányuló mozgást fognak végezni.
Ekkor a buborékokra lefelé irányuló közegellenállási erő hat, a körülötte lévő folyadékre ennek ellenereje.
Részben emiatt, részben a buborékok sokaságának nagy felszínén kialakuló határréteg és tapadások miatt a buborékok mintegy magukkal igyekeznek húzni a folyadékot.

A kérdés az, hogy ha a buborék is felfelé akar menni, meg a folyadék is felfelé akar menni, akkor miért látjuk úgy hogy a buborékok lefelé mennek?
Vagy esetleg becsaplak-e titeket?

[G.Á]

Gratulálok, helyes válasz!

Ez alapvetően két effektusból származik, elsősorban a pohár fala menti tapadás, másodsorban a falak menti tipikusan kisebb buboréksűrűség miatt (aminek a pohár geometriájához van köze).

A kiöntés után egy kis időnek el kell telni, de ki fog alakulni ez a fajta áramlás.
Mivel ez a fajta sör sötét színű, ezért a falhoz közeli rétegek fognak csak látszani, de elvileg bármely esetben ki lehetne mutatni.
Csak persze a széndioxid-buborékok nagyobbra nőnek, és a sebességük legyőzheti a folyadékáramlás lefelé irányító hatását.

Ettől függetlenül elég univerzális jelenségnek tűnik, legalábbis nekünk van itthon kis aranypor-víz fiolánk, azt felrázva igen látványos ahogyan a kis aranyszemcsék felfelé áramlanak a fal mentén egy ideig.

Megjegyzem még, hogy a modellezések alapján van olyan geometriájú tartó, amelynél nem lépne fel ez az effektus, a korábbi kísérletezők viszont úgy találták hogy a közönséges poharak esetén mindig fellép.
A számolások mindig alulról becsülték meg a jelenség időtartamát és erősségét, így az egyetlen kérdés hogy vajon tényleg létezik-e ilyen pohár.
Ez már valóban kísérletileg eldöntendő kérdés.