Pop! O espocar de uma garrafa de Champagne é sinônimo de comemoração, inclusive a entrada de um novo ano. Geralmente associada a festas e celebrações, a abertura de uma garrafa de Champagne ou outro espumante parece ser um evento simples e bem conhecido. Mas não é bem assim, já que existem fenômenos físicos de intensidade surpreendente por trás disso.
Mas o que ocorre? Temos um líquido que, como resultado de um processo de fermentação ocorrido dentro da garrafa, apresenta alta pressão. Quando abrimos a garrafa, a rolha é naturalmente empurrada para fora pelo gás carbônico comprimido (que não é adicionado, pois resulta da fermentação) e pode voar para longe com um pop poderoso. O que pouca gente sabe é que ocorrem complexos processo supersônicos, que chamam a atenção pela sua intensidade.
Analisando de perto
Um estudo publicado por uma equipe de pesquisadores de uma universidade austríaca trouxe nova dimensão ao processo de abrir uma garrafa de Champagne. Usando simulações computacionais complexas, os pesquisadores da TU Wien, liderados por Lukas Wagner, conseguiram calcular o comportamento da rolha e do fluxo de gás de uma garrafa de Champagne. Se experimentos usando câmeras de alta velocidade já haviam sido realizados, agora a intensidade das forças envolvidas foi finalmente desvendada.
No estudo, houve a descoberta de fenômenos surpreendentes: uma onda de choque supersônica se forma e o fluxo de gás pode atingir mais de uma vez e meia a velocidade do som. Sim, é isso mesmo! Os resultados são, de certa forma, comparáveis com outros processos envolvendo fluxos de gás em torno de mísseis balísticos, projéteis ou foguetes. Quem sempre teve medo que uma rolha de Champagne voando na direção errada pode funcionar como uma arma tinha razão…
Onda de choque supersônica
Mas não é na rolha que as maiores forças ocorrem. Ela provavelmente não receberia multa por excesso de velocidade. “A rolha de champanhe voa a uma velocidade comparativamente baixa, atingindo talvez 20 metros por segundo” (cerca de 72 quilômetros por hora), afirma Lukas Wagner. O verdadeiro campeão de velocidade é o gás que sai da garrafa.
Ele supera em velocidade a rolha passa por ela e atinge velocidades de até 400 metros por segundo, o que corresponde a mais de 1.400 quilômetros por hora. Isso é mais rápido do que a velocidade do som, quase 50% mais veloz do que um avião convencional. O fluxo de gás quebra a barreira do som logo após abertura da garrafa – e este momento tem a companhia também de uma onda de choque.
O pop da rolha
Esta onda de choque resulta das diferenças de pressão entre a parte interna e externa da garrafa. Esse ponto do fluxo de gás, onde a pressão muda abruptamente, também é conhecido como disco de Mach. “Fenômenos muito semelhantes ocorrem em aeronaves supersônicas ou foguetes, onde o jato de escape sai dos motores em alta velocidade”, explica Stefan Braun que teve a ideia original do projeto e orientou a dissertação de mestrado de Wagner. O disco de Mach primeiro se forma entre a garrafa e a rolha e, em seguida, se move de volta para a abertura da garrafa.
Assim, o pop quando a garrafa é aberta é uma combinação de diferentes efeitos. Primeiro, a rolha se expande abruptamente assim que sai da garrafa, criando uma onda de pressão. A seguir, você pode ouvir a onda de choque, gerada pelo fluxo de gás supersônico – muito semelhante ao conhecido fenômeno aero acústico do estrondo sônico. Ambos são responsáveis pelo som característico da rolha de Champagne estourando.
Temperatura polar
Mas fenômenos extremos não ocorrem somente do ponto de vista de pressão. Também a temperatura muda abruptamente: “Quando o gás se expande, ele se torna mais frio, como sabemos por experiências com latas de spray“, explica Lukas Wagner. Esse efeito é muito mais intenso na garrafa de Champagne, porém. O gás pode esfriar até -130°C em certos pontos. Pode até acontecer que minúsculos cristais de gelo seco se formem a partir do gás carbônico que faz o espumante borbulhar.
“Esse efeito depende da temperatura original do espumante”, diz Lukas Wagner. “Temperaturas diferentes criam cristais de gelo seco de diferentes tamanhos, que espalham a luz de maneiras diferentes. Isso resulta em fumaça de várias cores quando da abertura da garrafa. Em princípio, você pode medir a temperatura do espumante apenas olhando para a cor da fumaça.”
Pense em tudo isso na sua próxima garrafa. E aproveite!
Fonte: Simulating the opening of a champagne bottle, Lukas Wagner et al,; Phys.org
Imagem: Myriams-Fotos via Pixabay
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