研究人员揭开了香槟酒优雅气泡背后的神秘面纱

研究人员揭开了香槟酒优雅气泡背后的神秘面纱这里有一些值得敬酒的科学发现:来自布朗大学和法国图卢兹大学的研究人员解释了为什么香槟酒中的气泡会以直线上升,而其他碳酸饮料,如啤酒或苏打水中的气泡则不会。发表在《物理评论-流体》杂志上的一项新研究描述了这一发现,它基于一系列数值和物理实验,当然包括倒出香槟、啤酒、气泡水和气泡酒的杯子。这些结果不仅解释了是什么让香槟酒有了气泡线,而且可能对理解流体力学领域的气泡流动具有重要意义。"这是我多年来一直在研究的类型,"布朗工程教授罗伯托-泽尼特说,他是该论文的作者之一。"大多数人从未见过海洋渗漏或曝气池,但他们中的大多数人都喝过苏打水、啤酒或一杯香槟酒。通过谈论香槟和啤酒,我们的总体计划是让人们明白流体力学在他们的日常生活中是很重要的。"浇灌香槟研究人员调查了碳酸饮料中气泡链的稳定性,如香槟和起泡酒。该团队的目标是研究碳酸饮料中的气泡链的稳定性。享受这些饮料的部分标志性体验是当饮料被倒出时形成的微小或巨大的气泡,创造出一个可见的气泡和汽水链。根据饮料及其成分的不同,所涉及的流体力学都是不同的。例如,当涉及到香槟和起泡酒时,不断出现的气泡以一字排开的方式迅速上升到顶部,并在一段时间内一直如此。这被称为稳定的气泡链。对于其他碳酸饮料,如啤酒,许多气泡偏向一侧,使它看起来像多个气泡同时出现。这意味着气泡链并不稳定。研究人员开始探索使气泡链稳定的机制,以及他们是否能够重新创建它们,使不稳定的气泡链像香槟或普罗塞克酒中的一样稳定。香槟和起泡酒的气泡链呈直线上升。许多啤酒中的气泡链在上升时偏向一侧,使其看起来像多个气泡同时上升。他们的实验结果表明,香槟和其他起泡酒中稳定的气泡链是由于作为肥皂状化合物的成分而产生的,这种成分被称为表面活性剂。这些类似表面活性剂的分子有助于减少液体和气泡之间的张力,使其顺利上升到顶部。"理论上说,在香槟中,这些作为表面活性剂的污染物是好东西,"论文的高级作者Zenit说。"这些赋予液体风味和独特性的蛋白质分子是使它们产生的气泡链稳定的原因。"实验还显示,气泡的稳定性受到气泡本身大小的影响。他们发现,有大气泡的链子有一个类似于有污染物的气泡的唤醒,导致平稳上升和稳定的链子。然而,在饮料中,气泡总是很小。这使得表面活性剂成为产生直线和稳定链的关键成分。例如,啤酒也含有类似表面活性剂的分子,但根据啤酒的类型,气泡可以以直链上升或不上升。相比之下,碳酸水中的气泡总是不稳定的,因为没有污染物帮助气泡顺利地通过链中其他气泡留下的尾流。"这种尾流,这种速度干扰,导致气泡被撞出,"Zenit说。"与其说是一条线,不如说是气泡最终以更多的锥形上升。"在论文的这张图中,研究人员显示,当在干净的液体中,气泡的频率增加到香槟酒中的气泡链的速率时,气泡链很快就失去了稳定性。资料来源:RobertoZenit提供研究人员说,这项新研究的结果远远超出了对庆祝性祝酒词的科学理解。研究结果提供了一个流体力学的一般框架,用于理解气泡流动中的集群的形成,这具有经济和社会价值。例如,使用气泡诱导混合的技术,如水处理设施的曝气池,将大大受益于研究人员对气泡如何聚集、它们的起源以及如何预测它们的出现的更清晰的理解。在自然界中,了解这些流动可能有助于更好地解释海洋渗漏,其中甲烷和二氧化碳从海洋底部涌出。研究小组进行的实验相对简单--有些甚至可以在任何当地的酒吧进行。为了观察气泡链,研究人员倒入一杯碳酸饮料,包括Pellegrino气泡水、Tecate啤酒、CharlesdeCazanove香槟和西班牙风格的Brut。为了研究气泡链以及使其稳定的原因,他们在一个小的矩形有机玻璃容器中注入液体,并在底部插入一根针,这样他们就可以泵入气体以创造不同种类的气泡链。然后,研究人员逐渐加入表面活性剂或增加气泡大小。他们发现,当他们使气泡变大时,他们可以使不稳定的气泡链变得稳定,即使没有表面活性剂。当他们保持固定的气泡大小,只添加表面活性剂时,他们发现他们也可以从不稳定的链变成稳定的链。研究人员在论文中解释说,这两个实验表明有两种不同的可能性来稳定气泡链:添加表面活性剂和使气泡变大。研究人员在计算机上进行了数值模拟,以解释他们无法通过物理实验解释的一些问题,例如计算有多少表面活性剂进入气泡,气泡的重量和它们的精确速度。他们计划继续研究稳定气泡链的力学,努力将其应用于流体力学的不同方面,特别是在气泡流中。"我们对这些气泡如何移动以及它们与工业应用和自然界的关系感兴趣,"Zenit说。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1361309.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1361309.htm

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研究人员发现抽电子烟对健康的又一负面影响

研究人员发现抽电子烟对健康的又一负面影响"吸电子烟持续流行,但医学界对气溶胶进入肺部后发生的情况了解不多,"劳森科学家、舒立克医科大学教授RuudVeldhuizen博士说。"我们意识到,蒸汽气溶胶在肺部首先接触到的是肺部表面活性剂,这是我们团队专门研究的领域。"研究小组能够通过在注射器内放置一层表面活性剂的薄膜来研究其效果,然后使用汽化装置将气溶胶推入注射器。这使得蒸汽能够直接与表面活性剂发生作用。然后研究人员模仿向注射器中吸入和呼出蒸汽30次,以类似于标准的电子烟吸食过程。"我们特别关注表面活性剂的表面张力,"舒立克医科大学的硕士生EmmaGraham解释说。"在吸食后,我们看到了高表面张力,这表明表面活性剂在支持正常的肺功能方面不那么有效。"研究小组还检查了不同的吸食设备、口味、添加剂和尼古丁,以观察是否有任何影响的差异。格雷厄姆说:"与其他电子液体相比,尼古丁对表面活性剂的表面张力没有任何更坏的影响,但一些调味剂,如薄荷电子液体却有影响。"他的团队打算进一步研究,Veldhuizen说,这些发现可以提供一个迹象,说明为什么吸食毒品的人容易发生肺损伤,包括那些患有呼吸道病毒如COVID-19的人。"我们希望把这些信息公之于众,让人们知道电子烟可能会对肺部造成损害,"Veldhuizen说。"作为下一步,我们希望进一步研究吸电子烟对肺部的影响,以及我们如何治疗由此产生的伤害。"...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1339931.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1339931.htm

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研究显示电子烟液中的添加剂会伤害肺部的重要薄膜康考迪亚大学的研究人员在《Langmuir》杂志上撰文,展示了电子烟添加剂生育酚(一种有机化合物,通常被称为维生素E)和生育酚醋酸盐是如何损伤肺部的。这项研究为越来越多关于电子香烟或电子烟产品使用相关肺损伤(EVALI)的文献增添了新的内容。当加热并吸入时,这种化合物会嵌入肺表面活性物质中。肺表面活性物质是一种覆盖在肺泡表面的纳米级薄脂质蛋白膜,它能调节氧气和二氧化碳的气体交换,并在呼吸过程中稳定肺的表面张力。分子水平模型这项研究由化学与生物化学系教授、纳米科学研究中心(CentreforNanoScienceResearch)联合创始人克里斯蒂娜-德沃尔夫(ChristineDeWolf)主持。研究人员使用称为朗缪尔膜的一分子厚的模型膜来模拟肺表面活性物质的膨胀和压缩。然后,他们加入了与膜中脂质结构相似的维生素E。他们使用了不同的观察技术,包括显微镜、X射线衍射和X射线反射。研究人员观察了添加剂的存在如何改变表面活性剂的特性,并在添加更多添加剂时监测其变化--就像真正的表面活性剂会在肺部积累和保留化合物一样。PanagiotaTaktikakis(左)和ChristineDeWolf。资料来源:康考迪亚大学DeWolf解释说:"我们可以看到,维生素E的存在改变了表面活性剂的功能特性。氧气通过肺表面活性物质与二氧化碳进行交换,因此如果表面活性物质的特性发生改变,气体交换的能力也会随之改变。如果表面张力发生变化,就会影响呼吸功。因此,综合这些变化,呼吸会变得更加困难。我们认为,这是导致EVALI患者呼吸急促和血氧含量降低的分子基础。"对于青少年而言更是高危本文是一个大型项目的第一篇论文,该项目研究向用户提供尼古丁或大麻素的电子烟解决方案的组成部分。DeWolf说:"这些溶液中的许多成分已被美国食品药品管理局批准用于其他用途。但蒸发这些成分所需的高加热率会导致进一步的化学反应。实际吸入的成分可能不是原电子液体中的成分。"该论文的第一作者是理学硕士生PanagiotaTaktikakis。她补充说:"了解吸烟添加剂对肺表面活性物质的影响至关重要,尤其是对于受吸烟趋势影响较大的年轻一代。这项研究揭示了吸食电子烟可能带来的短期和长期后果的重要见解,使年轻人有能力对自己的健康和福祉做出明智的选择"。研究人员说,他们希望自己的研究成果能用于教育监管机构,让他们了解某些携带剂带来的风险,以及它们所含的添加剂是否会抑制肺功能。编译自:ScitechDaily...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1426379.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1426379.htm

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新研究探讨了灌装不同容量的碳酸饮料需要多长时间才能失去其气泡酵母、糖和酒的结合产生了气体(和酒精含量),虽然酵母在几个月内死亡,但随着香槟酒在几个月到几十年内的陈酿,形成了复杂的、受欢迎的香气。但是,与此同时,二氧化碳逐渐从瓶中逸出,导致香槟失去其标志性的气泡,改变了味道和香气。这促使研究人员关注二氧化碳的流失过程,以确定哪些因素有助于香槟的保质期。研究人员测量了13个不同年份的香槟酒中的二氧化碳溶解浓度,年份在25至47年之间,并估计了酵母产生的二氧化碳的原始数量。每个瓶子都是用相同型号的金属盖密封。不出所料,他们发现,瓶子里的二氧化碳量随着瓶子老化时间的延长而减少。例如,最古老的1974年的葡萄酒,几乎失去了80%的汽。然而,研究人员注意到瓶子的大小和二氧化碳水平之间的关联,小瓶子比大瓶子容易失去更多的气体。他们设计了一个公式来计算香槟的保质期,或者说,当香槟倒入杯中时,在多长时间内不再自发产生气泡。他们的计算预测,一个标准的25盎司(750毫升)的瓶子有40年的保质期,而一个50盎司(1.5升)的瓶子,也就是所谓的大香槟,可以持续82年。101盎司(3升)的Jeroboam香槟被预测可以保持其气泡长达132年之久。研究人员表示,增加瓶子的尺寸可以极大地提高其保存溶解的二氧化碳的能力,从而提高品尝时香槟的起泡能力。结果表明,香槟的起泡性取决于它所装的瓶子的大小。他们还说他们的预测公式是通用的,这意味着它可以预测香槟的保质期,无论在陈酿过程中是用金属还是软木塞来密封瓶子。该研究发表在ACSOmega杂志上。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1368715.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1368715.htm

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揭开宇宙的神秘面纱:研究人员使用高功率激光器研究磁重联美国宇航局概念图像实验室的截图:"整个太阳系的磁重联"。当反平行的磁场--在这种情况下,在太阳耀斑中发现--发生碰撞、断裂和重新排列时,就会发生磁重联。这个过程产生了一个高能量的爆炸,将粒子抛向太空。资料来源:美国宇航局概念图像实验室粒子和能量在太空中的一个驱动力是一种叫做磁重联的现象。顾名思义,磁重联是指两个反平行的磁场--如两个方向相反的磁场--发生碰撞、断裂,并重新排列。虽然听起来很无害,但它远不是一个平静的过程。"这种现象在宇宙中随处可见,你可以在太阳耀斑或地球的磁层中看到它们。九州大学工程科学学院的助理教授、该研究的第一作者TaichiMorita解释说:"当太阳耀斑积累起来,似乎'捏'出一个耀斑时,这就是磁重联。事实上,极光的形成是地球磁场中的磁重联所排出的带电粒子的结果"。尽管它经常发生,但该现象背后的许多机制还是一个谜。目前科学家们正在对其进行研究,例如在美国宇航局的磁层多尺度任务中,通过送入地球磁层的卫星实时研究磁重联。然而,诸如重新连接的速度或来自磁场的能量如何转换和分配给等离子体中的粒子等问题仍然没有得到解释。将卫星送入太空的一个替代方法是使用激光,并人为地产生产生磁重联的等离子弧。然而,如果没有合适的激光强度,产生的等离子体太小而且不稳定,就无法准确地研究这些现象。"拥有所需功率的一个设施是大阪大学的激光工程研究所和他们的GekkoXII激光器。这是一个巨大的12束高功率激光器,可以产生足够稳定的等离子体供我们研究,"Morita解释说。"使用高能激光器研究天体物理现象被称为'激光天体物理学实验',它是近年来的一种发展方法。"在《物理评论E》上报道的他们的实验中,高功率激光器被用来产生两个具有反平行磁场的等离子体场。然后,研究小组将低能量激光聚焦到等离子体的中心,在那里磁场将相遇,理论上将发生磁重联。"我们基本上是在重现太阳耀斑的动态和条件。尽管如此,通过分析来自低能量激光的光线如何散射,我们可以测量各种参数,包括等离子体温度、速度、离子价、电流和等离子体流速,"Morita继续说道。他们的关键发现之一是记录了磁场交汇处电流的出现和消失,表明磁重联。此外,他们还能够收集关于等离子体加速和加热的数据。该团队计划继续他们的分析,并希望这些类型的"激光天体物理学实验"将更容易被用作研究天体物理现象的替代或补充方式。"这种方法可以用来研究各种东西,如天体物理学冲击波、宇宙射线加速和磁湍流。Morita总结说:"这些现象中有许多会损坏和破坏电气设备和人体。"因此,如果我们想成为一个航天种族,我们必须努力了解这些常见的宇宙事件。"...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1339541.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1339541.htm

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研究人员破解了500多年前达芬奇提出的气泡螺旋上升轨迹之谜五个世纪前,达芬奇观察到气泡以"之"字形或螺旋形运动的方式偏离直线路径。然而,直到现在,这种周期性运动的原因仍然是未知的。达芬奇在五个世纪前观察到,气泡如果足够大,会周期性地偏离直线运动的人字形或螺旋形。然而,从来没有发现对这一现象的定量描述或解释这一周期性运动的物理机制。莱昂纳多的草图显示了一个上升的气泡的螺旋运动(来自他的手稿,称为莱斯特法典)。资料来源:塞维利亚大学这篇新论文的作者开发了一种数值离散化技术,以精确描述气泡的空气-水界面,这使他们能够模拟其运动并探索其稳定性。他们的模拟结果与非稳态气泡运动的高精度测量结果密切相关,并显示当气泡的球面半径超过0.926毫米时,气泡在水中会偏离直线轨迹,这一结果与90年代用超纯水获得的实验值相差不到2%。研究人员提出了一种气泡轨迹不稳定的机制,即气泡的周期性倾斜会改变其曲率,从而影响上升速度并导致气泡轨迹的摇摆,使曲率增加的那一侧气泡向上倾斜。然后,随着流体运动速度的加快,高曲率表面周围的流体压力下降,压力的不平衡使气泡回到原来的位置,重新开始周期性循环。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1342495.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1342495.htm

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