力学话趣-倒啤酒的学问

《力学话趣-倒啤酒的学问》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、力学话趣-倒啤酒的学问.txt　　　　　-你脚踏俩只船,你划得真漂亮。-每个说不想恋爱的人心里都装着一个不可能的人。我心疼每一个不快乐却依然在笑的孩子。(有没有那么一个人，看透我在隐身，知道我在等人。本文首刊于《力学与实践》1996,18(1):66-69倒啤酒的学问——兼谈空泡问题武际可(北京大学力学系，北京100871)　　从瓶子里往杯中倒啤酒，急性子的人，把瓶子拿得很高，有点象倒大碗茶似地，让啤酒水柱冲向杯底，结果总是倒满一杯泡沫，泡沫流淌得一桌子，待泡沫消失后，杯子里的啤酒却所剩无几。　　熟练的服务员则将杯子尽可能倾斜，将瓶口紧靠杯沿，让啤酒缓慢地沿杯

2、壁流向杯底，随着杯子里啤酒增多，再徐徐将杯子倾角调正到竖直的位置，这样可以倒满一杯啤酒而不产生多少泡沫。人们不无诙谐地把这种倒啤酒的窍门总结为三个含谐音的成语：“歪门斜倒(邪道)，杯壁(卑鄙)下流，改斜(邪)归正。”　　啤酒、香槟酒、可乐等清凉饮料，都是二氧化碳的过饱和溶液。在不密封的条件下，二氧化碳也会慢慢分离而散逸到空气中去。新鲜的这类清凉饮料，含二氧化碳愈多品质就愈高。这也正是往杯中倒啤酒带来麻烦的原因。　　我们把前面说的两种倒啤酒的方法称为直冲式与斜溜式。为什么斜溜式产生的泡沫少，而直冲式的倒法产生的泡沫多呢？要回答这个问题得从气体的溶解度开始研究。　

3、　二氧化碳溶解到水中的量，通常用单位体积水能溶解多少体积的二氧化碳来度量，称为溶解度，是同温度和压强有关的量。温度低时溶解度大，高时溶解度小。在高压下溶解度大，低压时溶解度小。如果在高压强条件下新鲜啤酒突然减小压强，就会分离出二氧化碳而冒泡。在密闭的容器里，冒出的气泡使容器内的压力升高后，达到高压下溶解度，气泡就不再冒了。我们在开香槟酒瓶时，听到“啪”地一声，报上也曾看到开啤酒瓶，瓶盖飞出伤人的消息，这都是因为容器里压力较高的缘故。　　历史上有过一则有趣的事。上世纪中，在伦敦的泰晤士河床下打了一条隧道，当隧道峻工时，当地政界人物在隧道里举行庆典。令人扫兴的是发

4、现带到隧道来的香槟酒都跑了气而无味。然而当庆典过后人们走出隧道回到地面时，不幸的事发生了，酒在肚子里发胀了，气从鼻子嘴里不断冒出来，有的人穿的马甲被胀开，有的人不得不重新返回隧道以减轻这突然袭来的痛苦。　　所以产生这种现象，是因为隧道比地平面低数百米，那里气压较高，二氧化碳溶解度也高，所以香槟酒就像跑了气似地无味。等回到地面，气压低了，二氧化碳分离出来，把绅士们的肚子撑了开来。通常在海平面，每升高100米，气压降低2190Pa，气压的这种微小的变化，对于过饱和的二氧化碳溶液气体分离与否表现得很明显。　　现在再来讨论往杯子里倒啤酒的问题。静止在杯中的啤酒，压强各

5、处基本上是均匀的，上层压强略小于杯底，所以也是表面冒泡稍多。但是如果杯里的啤酒产生了不均匀流动，则各点上的压强是不同的，从流体力学伯努利定律知道，沿一根流线，速度大的局部压强小。这些速度大的地方便会产生大量的二氧化碳气泡。为了说明这一事实，取一杯静止的新鲜啤酒，我们看到它基本上不冒气泡。如果用一根筷子一搅，就会发现在筷子运动的尾部会冒出大量气泡，正是那里压强较低的缘故。如果把筷子在杯里作圆形搅动，使杯中啤酒旋转起来，拿出筷子，啤酒在杯中形成旋涡，理论分析知道旋涡中心压强小，所以那里还有一串气泡，就像在陆地上看到的龙卷风一样，非常有趣。关于涡旋中心压强小的事实，

6、在江河里游泳的人会有亲切的体会，游泳到旋涡边上，会被吸进去，是非常危险的。　　这就是说，如果你想让啤酒不冒泡地倒满杯子，你就应当在倒的过程中，尽量减小啤酒杯中液体的相对速度，尽可能使注满杯子的过程变为准静态。前面说的直冲式之所以不适用，就是因为这种方式使啤酒柱有较大的动量，从而杯中的啤酒速度差加大，而且形成大量的小旋涡。而斜溜式，一方面降低了啤酒从瓶口到接触杯子这段落差，使啤酒入杯时的动能减小;另一方面杯子倾斜可以将啤酒柱对杯子的正冲击变为斜冲击，从而减小啤酒接触瞬时的动量改变;再者斜溜过程，增加啤酒溜到杯底的路程，在这溜的过程中杯壁近处的边界粘性层造成对啤酒

7、的阻力也可以减小啤酒到达杯底的速度。所以它基本上满足尽可能准静态的要求。整个过程中泡沫较少。　　啤酒中含二氧化碳较多，为什么喝起来就会觉得舒服，其中一个重要原因是二氧化碳溶解度与温度的依赖关系。当你倒满一杯冰过的碑酒后，试用一根筷子插入杯中。你就会发现筷子周围爬满了小气泡。这是因为筷子初始温度比啤酒高，筷子周围啤酒中的二氧化碳在温度高时溶度小，便分离出来爬在筷子上。同样啤酒喝进体内，体内温度比啤酒高，在从口、食道与胃壁的粘膜上也会很快地附着大量的气泡。我们还知道气泡的热传导效率是比较低的。这样，当你喝了比体温低很多的清凉饮料时并不会有过份冰凉的感觉。我们知道，

8、粘膜骤然温度下降，会使它附近的血管收缩