Полёт пробки

Сверхзвуковая струя

В закрытой бутылке при 20 °C давление CO2 около 7,5 бар, при 30 °C около 10,2 бар.¹ Струя газообразного CO2 становится сверхзвуковой (недорасширенной), если отношение давления в бутылке к давлению в комнате больше 1,83. В исследовании 2019 года обе бутылки были далеко за этим порогом.¹

Скоростная съёмка в Реймсе показала, что происходит. Диск Маха, стоячая ударная волна в струе, появлялся примерно через 580 мкс после вылета пробки и исчезал примерно через 1 мс. Струя становилась дозвуковой примерно через 750 мкс у бутылок при 20 °C и через 920 мкс при 30 °C.¹ Пробка летит гораздо медленнее газа, около 15 м/с.¹

Холодный туман и голубая дымка

Газ расширяется так быстро, что резко остывает: примерно до -89 °C у бутылки при 20 °C и до -95 °C при 30 °C.¹ В более ранней работе температура газа в горлышке была от -76 °C (бутылка 6 °C) до -89 °C (бутылка 20 °C).³

Отсюда серо-белый туман над горлышком. У бутылок при 12 °C и 20 °C внутри горлышка появлялась ещё и голубая дымка замерзающего CO2, при 20 °C примерно через 0,8 мс после вылета. У бутылок, хранившихся при 6 °C, её не видели ни разу.³

Скорость пробки и температура

В работе 2013 года пробки снимали инфракрасными камерами. Авторы приводят скорость 10-15 м/с и показали, что она растёт с температурой вина, в диапазоне бутылок примерно от 4 до 18 °C.² С температурой рос и объём газа, вырывающегося при открытии.² На движение пробки массой 10 г уходила лишь малая доля выделившейся энергии, около 5%.²

Для наглядности: 10-15 м/с соответствуют примерно 36-54 км/ч.² При этом струя газа позади пробки на короткое время движется быстрее звука.¹

Почему это важно

Давление и скорость пробки растут с температурой, поэтому хорошо охлаждённая бутылка открывается спокойнее. На этом основаны советы на странице как открыть бутылку: охладить, направить горлышко в сторону от людей и вынуть пробку рукой. О самой пробке и мюзле: пробка и мюзле.