一个泡泡
气体的析出是一个动态过程 。 气泡在上升的过程中 ， 不断有气体从啤酒进入气泡 ， 气泡也在不断长大 。 上世纪90年代 ， 就有科学家研究过气泡变大的过程 。 除了气压、温度、重力加速度等常系数外 ， 气泡直径主要和气泡上升高度的三分之一次方成正比 。 也就是说 ， 气泡刚产生时会迅速变大 ， 然后维持在一个稳定的直径 。 不过 ， 相较于变化不大的直径 ， 气泡的体积倒是随着上升的过程线性增大——这也意味着 ， 向杯中倒入不同体积的啤酒 ， 杯中的气泡数量会有较大的差别 。
和上世纪90年代相比 ， 现在的高速摄像机已经领先了很多 。 除了理论推导之外 ， 贝莱尔他们也直接用高速摄像机拍出了照片 。 当气泡上升到啤酒表面时 ， 气压基本上和大气压相等 ， 这时就能估计每个气泡中 ， 二氧化碳的含量了 。 不过 ， 玻璃杯的形状 ， 向杯中倒入啤酒的多少 ， 都会影响每个气泡中二氧化碳的含量 。
一个泡泡在上升过程中的大小变化的示意图 ， （a）（b）两图分别为啤酒和香槟中的气泡 ， 黑线代表1毫米 图片来源：ACS Omega 2021 ，6 ，14 ，9672–9679
现在 ， 我们已经得到了初始和冒泡结束时啤酒中二氧化碳的浓度 ， 还有每个气泡中所含有的二氧化碳 。 稍加计算 ， 就能得到每杯啤酒中冒出的泡泡总数了 。 在贝莱尔的实验条件下 ， 一杯啤酒中冒出的泡泡大约在20万～200万个之间 。
严谨的物理实验
本着实事求是的态度 ， 小编在昨晚和朋友去吃烤肉的时候 ， 也点了一瓶啤酒 。 但是将啤酒打开时 ， 却发现啤酒中的“气”早已“跑光” 。 将啤酒倒入杯中时 ， 几乎没有多少气泡 。 这是因为 ， 能影响一杯啤酒中气泡总数的因素实在是太多了 。
贝莱尔的研究总结出了很多能影响啤酒气泡数量的因素 。 啤酒的种类、酒精浓度、罐装时的气压 ， 啤酒杯的形状、材质、制作工艺 ， 向啤酒杯中倒入啤酒的多少 ， 甚至大气压和重力加速度都能影响气泡的多少 ， 作为严谨的物理实验 ， 控制变量必不可少 。
他们选择了一个法国品牌的啤酒 ， 酒精含量为5% 。 啤酒用玻璃瓶封装 ， 每瓶含有250毫升啤酒 。 在实验开始之前 ， 每瓶啤酒至少在6摄氏度的冰箱中冷藏48小时 。 杯子也不能马虎 ， 他们选取了四个机械制造的500毫升玻璃杯 ， 尽可能保证它们是相同的 。 首先用稀醋酸清洗玻璃杯 ， 再用蒸馏水清洗 ， 清洗过后在60摄氏度的干燥炉中干燥 ， 干燥完成后 ， 再将玻璃杯存放在6摄氏度的环境中 。 之后 ， 他们还学着服务员的样子 ， 轻柔地将将整瓶250毫升的啤酒倒入杯中 ， 尽可能减少倒啤酒过程中的颠簸 。
只有在这样的条件下 ， 一杯啤酒中冒出的泡泡总数才是20万到200万个 。 实验条件变化时 ， 一杯啤酒中产生泡泡的数量会剧烈变化 。 200万和寥寥无几的对比对小编的冲击也的确不小 。
不过 ， 这些都不重要 ， 啤酒好喝就行了 。
（中科院物理所微信公众号）
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