La fisica di uno scherzo da bar, che causa la fuoriuscita della schiuma dalle bottiglie di birra troppo piene, potrebbe aiutare a spiegare le eruzioni di gas letali dai vulcani.
Una migliore comprensione di questo fenomeno potrebbe anche aiutare i ricercatori a creare dei modelli di quello che potrebbe accadere se l'anidride carbonica venisse accidentalmente liberata da sistemi di contenimento che sono progettati per contenere questo gas, causa del riscaldamento globale, e fuoriuscisse nell'atmosfera.
Lo scherzo prevede di colpire la parte superiore di una bottiglia di birra aperta da poco. In pochi secondi, la birra all'interno della bottiglia schiuma e e poi fuoriesce, creando uno spumoso pasticcio.
"Ero con alcuni colleghi del mio dipartimento e siamo andati a prendere qualche birra al bar dopo il lavoro. Uno di noi ha fatto questo scherzo, e abbiamo iniziato a capire le possibili implicazioni," ha detto l'autore principale dello studio Javier Rodríguez-Rodríguez, uno studioso di meccanica dei fluidi all'università Carlos III di Madrid in Spagna.
Negli esperimenti, i ricercatori hanno urtato le sommità delle bottiglie di birra e utilizzato telecamere ad alta velocità per analizzare ciò che accadeva all'interno. Gli scienziati hanno anche sparato impulsi laser nella birra - le bolle provocate dall'urto nella birra hanno iniziato la formazione nel punto in cui si sono concentrati gli impulsi laser, rendendo più facile per i ricercatori la registrazione di quello che è successo dopo.
Gli scienziati hanno scoperto che un impatto improvviso crea onde di compressione ed espansione che si muovono avanti e indietro all'interno della birra partendo dal punto di impatto. Queste onde provocano la formazione e il collasso rapido delle bolle.
Ma poi, queste grandi "bolle madri" possono agire come semi per la formazione di altre bolle, hanno detto i ricercatori. La rottura di queste bolle più grandi è in grado di generare a cascata parecchie piccole "bolle figlie" che crescono molto più velocemente delle bolle madri. Queste nubi in rapida espansione di bolle figlie portano a esplosioni di schiuma che esplodono verso l'alto assumendo una forma simile a quella di un fungo nucleare.
"Questi pennacchi impiegano circa un secondo per diventare dell'ordine di dimensioni della bottiglia, e quindi causare l'overflow", ha detto Rodriguez-Rodriguez a Live Science.
I ricercatori hanno suggerito che questi risultati potrebbero aiutare a creare un modello per il comportamento delle eruzioni vulcaniche esplosive.
La ricerca potrebbe anche aiutare a spiegare i disastri naturali chiamati eruzioni limniche, hanno detto i ricercatori. In questi eventi rari, l'anidride carbonica disciolta erutta improvvisamente da laghi con acque profonde, soffocando la fauna selvatica, il bestiame e le persone. Nel 1986, un'eruzione limnica al Lago Nyos in Camerun si pensa abbia rilasciato più di 31 miliardi di piedi cubici (90 milioni di metri cubi) di gas tossico, uccidendo circa 1.700 persone e 3.000 bovini.
"Una migliore comprensione della fisica che sta dietro le eruzioni limniche potrebbe essere di interesse per quantificare quando potrebbero accadere e, soprattutto, quanta anidride carbonica potrebbe essere rilasciata", ha detto Rodríguez-Rodríguez. "Attualmente, a causa della mancanza di dati sperimentali - si sono verificate solo poche eruzioni gravi - ci sono molte questioni aperte."
I ricercatori hanno anche detto che questo lavoro potrebbe aiutare a simulare rilasci accidentali di anidride carbonica da pozzi di sequestro del carbonio, in cui grandi quantità di questo gas a effetto serra sono disciolti in acqua e pompati nelle falde acquifere profonde.
"Ci sono situazioni in cui l'anidride carbonica può sfuggire da questi serbatoi," ha detto Rodríguez-Rodríguez. "Questo potrebbe portare a pericolose emissioni esplosive di anidride carbonica."
"Anche se abbiamo iniziato a guardare a questo problema solo per curiosità scientifica, abbiamo imparato cose che potrebbero essere utili per applicazioni importanti, come nel caso dell'anidride carbonica di sequestro", ha detto Rodríguez-Rodríguez. "Penso che oggi si tenda a valorizzare la ricerca in base all'applicazione immediata delle scoperte, non in base a quanto si apprende nel farlo."
Gli scienziati hanno dettagliato i loro risultati on-line il 20 novembre sulla rivista Physical Review Letters.
Una migliore comprensione di questo fenomeno potrebbe anche aiutare i ricercatori a creare dei modelli di quello che potrebbe accadere se l'anidride carbonica venisse accidentalmente liberata da sistemi di contenimento che sono progettati per contenere questo gas, causa del riscaldamento globale, e fuoriuscisse nell'atmosfera.
Lo scherzo prevede di colpire la parte superiore di una bottiglia di birra aperta da poco. In pochi secondi, la birra all'interno della bottiglia schiuma e e poi fuoriesce, creando uno spumoso pasticcio.
"Ero con alcuni colleghi del mio dipartimento e siamo andati a prendere qualche birra al bar dopo il lavoro. Uno di noi ha fatto questo scherzo, e abbiamo iniziato a capire le possibili implicazioni," ha detto l'autore principale dello studio Javier Rodríguez-Rodríguez, uno studioso di meccanica dei fluidi all'università Carlos III di Madrid in Spagna.
Negli esperimenti, i ricercatori hanno urtato le sommità delle bottiglie di birra e utilizzato telecamere ad alta velocità per analizzare ciò che accadeva all'interno. Gli scienziati hanno anche sparato impulsi laser nella birra - le bolle provocate dall'urto nella birra hanno iniziato la formazione nel punto in cui si sono concentrati gli impulsi laser, rendendo più facile per i ricercatori la registrazione di quello che è successo dopo.
Gli scienziati hanno scoperto che un impatto improvviso crea onde di compressione ed espansione che si muovono avanti e indietro all'interno della birra partendo dal punto di impatto. Queste onde provocano la formazione e il collasso rapido delle bolle.
Ma poi, queste grandi "bolle madri" possono agire come semi per la formazione di altre bolle, hanno detto i ricercatori. La rottura di queste bolle più grandi è in grado di generare a cascata parecchie piccole "bolle figlie" che crescono molto più velocemente delle bolle madri. Queste nubi in rapida espansione di bolle figlie portano a esplosioni di schiuma che esplodono verso l'alto assumendo una forma simile a quella di un fungo nucleare.
"Questi pennacchi impiegano circa un secondo per diventare dell'ordine di dimensioni della bottiglia, e quindi causare l'overflow", ha detto Rodriguez-Rodriguez a Live Science.
I ricercatori hanno suggerito che questi risultati potrebbero aiutare a creare un modello per il comportamento delle eruzioni vulcaniche esplosive.
La ricerca potrebbe anche aiutare a spiegare i disastri naturali chiamati eruzioni limniche, hanno detto i ricercatori. In questi eventi rari, l'anidride carbonica disciolta erutta improvvisamente da laghi con acque profonde, soffocando la fauna selvatica, il bestiame e le persone. Nel 1986, un'eruzione limnica al Lago Nyos in Camerun si pensa abbia rilasciato più di 31 miliardi di piedi cubici (90 milioni di metri cubi) di gas tossico, uccidendo circa 1.700 persone e 3.000 bovini.
"Una migliore comprensione della fisica che sta dietro le eruzioni limniche potrebbe essere di interesse per quantificare quando potrebbero accadere e, soprattutto, quanta anidride carbonica potrebbe essere rilasciata", ha detto Rodríguez-Rodríguez. "Attualmente, a causa della mancanza di dati sperimentali - si sono verificate solo poche eruzioni gravi - ci sono molte questioni aperte."
I ricercatori hanno anche detto che questo lavoro potrebbe aiutare a simulare rilasci accidentali di anidride carbonica da pozzi di sequestro del carbonio, in cui grandi quantità di questo gas a effetto serra sono disciolti in acqua e pompati nelle falde acquifere profonde.
"Ci sono situazioni in cui l'anidride carbonica può sfuggire da questi serbatoi," ha detto Rodríguez-Rodríguez. "Questo potrebbe portare a pericolose emissioni esplosive di anidride carbonica."
"Anche se abbiamo iniziato a guardare a questo problema solo per curiosità scientifica, abbiamo imparato cose che potrebbero essere utili per applicazioni importanti, come nel caso dell'anidride carbonica di sequestro", ha detto Rodríguez-Rodríguez. "Penso che oggi si tenda a valorizzare la ricerca in base all'applicazione immediata delle scoperte, non in base a quanto si apprende nel farlo."
Gli scienziati hanno dettagliato i loro risultati on-line il 20 novembre sulla rivista Physical Review Letters.
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