Physique – Explication des cacahuètes dansantes à la bière

12 juillet 2023• La physique 16, 121

L’accumulation et l’éclatement de bulles de dioxyde de carbone peuvent faire flotter et couler à plusieurs reprises une cacahuète dans un verre de bière. Le processus peut aider à comprendre les phénomènes dans les magmas terrestres.

M. Schmit/Université Ludwig Maximilian

M. Schmit/Université Ludwig Maximilian

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En Argentine, il est courant qu’un barman divertisse un client avec une cacahuète “dansante”. Plaçant une bière devant un client, le barman laisse tomber une cacahuète dans le liquide pétillant. L’arachide coule parce que la légumineuse est plus dense que le liquide qui l’entoure. Mais alors l’arachide commence à monter, flottant à la surface de la bière. L’arachide coule alors et remonte, continuant dans ce cycle jusqu’à ce que le client s’ennuie et boive sa bière. Les chercheurs ont maintenant une description physique de cette astuce amusante, qui a des points communs avec les processus qui se produisent dans les magmas terrestres [1].

Pour leurs expériences, Luiz Pereira de l’Université Ludwig Maximilian de Munich et ses collègues ont déposé des cacahuètes entières, décortiquées et grillées dans un réservoir d’un litre de bière de style lager. Ils ont ensuite enregistré les mouvements des cacahuètes à l’aide d’une caméra.

Les vidéos montrent que dès qu’une cacahuète est entrée dans le liquide, des bulles de gaz ont commencé à se fixer à sa surface. Ces bulles ont continué à s’accumuler après que l’arachide ait coulé jusqu’à ce qu’il y en ait assez pour faire flotter l’arachide à la surface de la bière. Lorsque la cacahuète a atteint la surface, elle a commencé à tourner autour de son grand axe, provoquant l’éclatement des bulles et la dissipation de leur air flottant. Une fois qu’une fraction suffisamment importante des bulles a éclaté, la cacahuète a perdu sa flottabilité et a coulé à nouveau. Dans un litre de bière, ce processus ne prenait que quelques secondes et se répétait pendant 150 minutes en moyenne jusqu’à ce que la cacahuète coule pour de bon.

Les chercheurs ont modélisé le processus, trouvant qu’il est énergétiquement favorable que des bulles se nucléent à la surface de l’arachide plutôt que sur le verre ou dans le liquide. Cette préférence vient de l’angle de contact relativement élevé que la surface de la cacahuète fournit pour la nucléation des bulles.

Michael Manga, un scientifique planétaire à l’Université de Californie à Berkeley, dit que le mouvement des cacahuètes dansantes de la bière pourrait aider à comprendre les processus induits par le gaz dans d’autres systèmes, comme dans la croûte terrestre, qui sont difficiles et dangereux à sonder expérimentalement. . Les surfaces des régions de magma liquide de la croûte terrestre sont souvent décorées de magnétite, la forme minérale cristallisée du magma. En tant que minéral solide, la magnétite est plus dense que le magma liquide, alors pourquoi flotte-t-elle ? La principale explication de la flottabilité de la magnétite est qu’elle provient de bulles de gaz dans le magma qui se fixent à la surface du minéral, provoquant son ascension.

Une fois qu’il est monté, les cristaux de magnétite ne coulent pas, comme c’est le cas pour les cacahuètes. Mais Manga et Pereira pensent que la bière et les cacahuètes pourraient permettre aux chercheurs d’examiner de près et en toute sécurité comment les processus de nucléation et de dégazage des bulles pourraient fonctionner dans le magma. Le processus de nucléation des bulles à la surface d’un objet est quelque chose que les scientifiques ne comprennent pas entièrement, dit Manga. “[Bubble nucleation] est une transition de phase où vous passez d’un état à un autre, et toutes les transitions de phase impliquent une physique non triviale », dit-il.

Pereira dit que lui et ses collègues testent actuellement l’impact de différents types de bière et de différents styles de cacahuètes sur la façon dont une cacahuète danse. Par exemple, Pereira dit que dans une bière très gazeuse, comme une bière artisanale, les cacahuètes restent flottantes à la surface plus longtemps que dans une bière moins gazeuse, comme la bière blonde qu’ils ont utilisée pour leurs expériences. En effet, les bulles continuent de s’accumuler sur la cacahuète lorsqu’elle est à la surface et le font à une vitesse presque aussi rapide que celle avec laquelle elles disparaissent. Pendant ce temps, les cacahuètes cassées semblent flotter pour toujours, car elles tournent moins facilement et peuvent donc conserver leurs aides à la flottaison des bulles.

-Allison Gasparini

Allison Gasparini est une rédactrice scientifique indépendante basée à Santa Cruz, en Californie.

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