A Guinness sörben lefelé szállnak a buborékok?

6868

Régi rejtély, hogy amikor a Guinness sört pohárba töltjük, nagyon úgy tűnik, hogy a buborékok lefelé szállnak a folyadékban:

A buborékok nyilván valamilyen gázt tartalmaznak, tehát a sűrűségük jóval kisebb, mint a folyadéké, így a rájuk ható hidrosztatikai felhajtóerő nagyobb, mint a rájuk ható nehézségi erő, ezért felfelé kellene, hogy szálljanak  A nagy rejtély csak 2012-ben oldódott meg, amikor az írországi University of Limerlick kutatói nekiláttak tudományosan megvizsgálni a kérdést.

Minden sör habzását (buborékképződését) az okozza, hogy a palackba (akár üvegbe, akár fémdobozba) zárt sörben a kinyitásig valamilyen gáz van jelen oldott állapotban, általában $\mathrm{CO_2}$ szén-dioxid. De mivel a gázok beoldódása egy folyadékba adott hőmérsékleten egyenesen arányos a nyomással (ez az olhatóság Henry-törvénye), ezért ha kinyitjuk a sört, attól a benti nyomás hirtelen lecsökken a külső légköri nyomás értékéra, és ezen a kisebb nyomáson a gáz oldhatósága érdemben kisebb. Tehát az eddig oldott állapotú gáznak ki kell válnia a folyadékból, ez apró gázbuborékok formájában történik. Ezekre a gázbuborékokra a náluk nagyobb sűrűségű folyadékban jelentős nagyságú hidrosztatikai felhajtóerő hat (a kiszorított folyadék súlyának megfelelő), ami jóval nagyobb, mint a gázbuborékra ható, lefelé irányuló nehézségi erő, így a buborékra ható eredő erő felfelé lesz, úgyhogy a buborék felfelé indul el (a sebessége azért állandósul, mert a folyadékban haladva az eddig említett két erőn túl még közegellenálási erő is hat rá).

A Guinness nevű sörbe a buborékképződés (habzás) érdekében nem szén-dioxidot juttatnak a gyártáskor (ahogy a legtöbb sörbe), hanem nitrogéngázt, mert az kisebb méretű buborékokat hoz létre, így a sör habja "krémesebb" lesz. 

De mivel az emberi természet lényege, hogy semmi nem elég, ezért a Guinness a habosítás ügyében nem állt meg ennél az innovációnál, hanem még tovább ment: 1969-ben kitalálták, hogy a sörösüvegbe (fémdobozba) a gyártáskor egy floating widget-nek nevezett, kb. $3\ \mathrm{cm}$ átmérőjű műanyagból készült üreges golyót is raknak.

A palackozás során a widget-be nitrogéngázt injektálnak, majd ezt a kis lyukat lezárják. De a golyón van egy olyan rész is (szelep), ami a golyó belseje és külseje között fennálló bizonyos nyomáskülönbség esetén átszakad. A palackozás és a widget nitrogénnel megtöltése nagy nyomású térben történik, vagyis ilyenkor a widget golyó belsejében és a körülötte lévő sörben is nagy a nyomás (nagyobb, mint a normál, légköri nyomás). Ez a nagy nyomású állapot egészen addig fennmarad, amíg a sört ki nem nyitják. Ekkor a sörben a nyomás hirtelen lecsökken a külső környezeti légnyomásra, amitől két folyamat is beindul:

  • a sörben lévő oldott nitrogéngáz apró buborékok formájában kiválik és a sör hirtelen felhabzik
  • a widget "szelepe kinyílik", és a benne lévő nitrogéngáz néhány másodpercen keresztül folyamatosan további apró "buborékokat fúj" a sörbe (nitrogénbuborékokat)

Ez utóbbi folyamat eredményeképpen, hogy a sör vastagabb, krémesebb habot fog "növeszteni". 
 

 De miért mennek lefelé a buborékok? 

A nitrogénbuborékok (mind a sörben oldott nitrogén "kipárolgásából" keletkezők, mind a widget-ből kiszabaduló) a sörben felfelé áramolva magukkal ragadják a sört. A nitrogén kiválása a sörből nem zajlik le pillanatszerűen, ahogy egy pohárba kiöntött szénsavas ital is sok másodpercen át "termel" buborékokat. Tehát a felszálló buborékok a sört magukkal ragadva, egy felfelé áramolást hoznak létre. Ez jellemzően a sör középső részén történik. A sör vízszintje azonban nem változik, ezért valahol lefelé is kell áramolnia a sörnek: ez a pohár széleinél fog zajlani. Vagyis a sörben kialakul egy cirkuláció, csak nem az a gyakori fajta, amit a hőmérsékletkülönbségek tartanak fenn, hanem az alul szüntelen keletkező, és felfelé áramló buborékok miatt. Azok a kis buborékok, amik feljutva nem tapadtak hozzá a fenti habréteghez, azok tovább haladnak a cirkuláló sörrel, és a pohár szélén ( a sörrel együtt) lefelé veszik útjukat.

Miért nem látjuk az egész cirkulációt? Mert a Guinness nagyon sötét (sötétbarna, átlátszatlan), így a közepén zajló, "normálisan" felfelé történő buborékmozgást nem látjuk, szemben a világos sörökkel, ahol mindent jól megfigyelhetünk a pohár közepén is.