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Astronomie|Physik Technik|Digitales

Der Fluch der implodierenden Bierbläschen

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Schockwellen machen das Bier zu Schaum (Rodríguez-Rodríguez et al.)
Klar, es ist albern. Aber irgendwie auch witzig. Und ein wissenschaftlich höchst interessantes Phänomen. Oder haben Sie sich etwa noch nie gefragt, warum Ihr Bier überschäumt, wenn irgendein Witzbold mit dem Boden seiner Flasche auf die Öffnung der Ihren klopft? Spanische Forscher erklären uns jetzt die Physik hinter dem Kneipenstreich. Um das Rätsel der blitzartigen Schaumbildung zu lösen, beschossen sie ihr Bier sogar mit Hochenergielasern.

Eines können sich Javier Rodríguez- Rodríguez von der Carlos III Universität in Madrid und seine Kollegen nicht vorwerfen lassen: Mangelnden Alltagsbezug ihrer Forschungsthemen. Ihr Vortrag auf dem Jahrestreffen der Abteilung für Strömungsdynamik der American Physical Society trägt den Titel: „Warum schäumt eine Bierflasche nach einem plötzlichen Stoß auf ihre Öffnung über?“ Um dem Phänomen auf den Grund zu gehen, beobachteten sie die Vorgänge innerhalb der Flasche mit einer Hochgeschwindigkeitskamera und maßen den Druck mit einem Hydrophon.

Direkt nach dem Aufprall begannen sich die Kohlendioxid-Bläschen im Bier rhythmisch auszudehnen und zusammenzuziehen. Grund hierfür ist die Druckwelle, die durch die Flasche wandert: Sie beginnt als Kompressionswelle, wird am Boden reflektiert und läuft als Expansionswelle bis zur Oberfläche, wo sie wieder als Kompressionswelle zurück durch das Bier geschickt wird. Das geht einige Male so, bis die Blasen durch die ständigen Druckschwankungen implodieren und zu einer Wolke kleinerer Bläschen zerstieben. Die wiederum wachsen durch dank der größeren Oberfläche viel schneller, als es die Mutterblase je gekonnt hätte – und erzeugt so mächtig Auftrieb.

Je größer, desto schneller
 
„Der Auftrieb führt dazu, dass sich Bläschenfahnen bilden, deren Form der eines Atompilzes sehr ähnlich ist“, sagt Rodríguez-Rodríguez. „Was die Schaumbildung so explosiv macht, ist Folgendes: Je größer die Blasen werden, desto schneller steigen sie auf, und umgekehrt.“ Besonders zügige Gasbläschen reißen nämlich besonders viel Kohlendioxid mit. Um sicherzustellen, dass allein dieser Effekt für die folgende Sauerei verantwortlich ist – und nicht etwa die Bewegung der Flasche -, regten die Forscher die Bläschenbildung auch auf andere Weise an. Sie beschossen eine stillstehende Bierpulle mit einem Hochenergielaser. Das Ergebnis: ein einwandfreier Blasenpilz.

Das Experiment, das vom spanischen  Wirtschaftsministerium gefördert wurde, dient nicht nur zur Legitimation des Bierkonsums im Labor. Die Physik der Bläschenbildung hat durchaus praktische Anwendungen, etwa im Maschinenbau oder beim Verständnis von Naturphänomenen. Selbiges gilt übrigens für die Frage, warum Kaffeetassen immerzu überschwappen, wenn man sie trägt. Eine Lösung des Problems würde all jene sehr glücklich machen, die in der Raumfahrt mit schwappendem Flüssigtreibstoff in Raketentanks zu kämpfen haben.

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Für alle, die gern jederzeit wissen, was Sache ist, hier eine kurze Zeitleiste der Bierexplosion:
0,1 – 1 Millisekunde: Druckwellen wandern durch die Flüssigkeit
1 – 10 Millisekunden: Es entstehen kleine Bläschenwolken
0,1 – 1 Sekunde: Es entstehen schnell wachsende Bläschenfahnen
1 Sekunde: Ihr Bier hat sich in Schaum verwandelt

Quelle:

© wissenschaft.de – Nora Schlüter
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