去年夏天，我們科普了如何快速炫一瓶啤酒，讓你成為酒桌上最靚的仔。這期我再給大家介紹一個(gè)聚會(huì)中炫技的雕蟲小技——啤酒蘑菇云。

起初是因?yàn)槲宜⒌搅艘粋€(gè)短視頻，用杯子在瓶口摩擦摩擦再摩擦，然后敲一下就能噴發(fā)產(chǎn)生蘑菇云。

乍一看沒太明白原理，因?yàn)橹拔易鲞^摩擦杯口共振的主題，所以第一反應(yīng)是摩擦讓其共振了嗎？沒想明白，所以就買了幾瓶啤酒，打算邊實(shí)驗(yàn)邊琢磨。

我先按視頻中的方式，摩擦，敲擊，果然啤酒產(chǎn)生了蘑菇云。我想是不是巧合，我的摩擦手法太好了，于是變化了摩擦速度，敲擊，仍然產(chǎn)生了蘑菇云。于是我進(jìn)一步推測，有沒有可能和摩擦沒有關(guān)系，直接敲一下，果然還是產(chǎn)生了蘑菇云。

那么誰能告訴我，這些視頻中為什么要摩擦，直接敲就可以了呀。那么敲擊產(chǎn)生蘑菇云的原理又是什么呢？

啤酒刺激的口感源于內(nèi)部溶解的二氧化碳，溶解的量和壓力有關(guān)，為了融入更多二氧化碳，瓶內(nèi)壓力是高于大氣壓的。可以說啤酒是高壓下的二氧化碳飽和溶液，而打開瓶蓋后，液體上方壓力降為大氣壓，溶液就從飽和狀態(tài)變?yōu)榱诉^飽和狀態(tài)，二氧化碳便會(huì)從液體中釋放出來，但自發(fā)的釋放過程比較緩慢，一個(gè)加速的辦法就是在液體中增加成核點(diǎn)，也就是氣泡。

產(chǎn)生氣泡的方式有很多，比如你見過的晃動(dòng)、或者加片曼妥斯，還有就是我們今天說的敲擊。

敲一下瓶口，瓶子會(huì)向下小幅度瞬間移動(dòng)。但啤酒由于慣性，跟不上瓶子的運(yùn)動(dòng)，二者間就出現(xiàn)了空隙。空隙內(nèi)壓力低，附近啤酒中的二氧化碳便會(huì)析出，產(chǎn)生氣泡。

這些氣泡被下落的啤酒砸碎后，變成更多小氣泡，成為更多成核點(diǎn)，大大增加和液體接觸面積，就有更多二氧化碳析出，形成類似原子核分裂的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，短時(shí)間內(nèi)釋放大量二氧化碳，和啤酒一起沖出瓶外，呈現(xiàn)出絢麗的蘑菇云。

而這個(gè)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的起點(diǎn)，就是瓶底和啤酒間的空隙。在工程上有個(gè)專業(yè)的名字，空化，屏幕前的工科生DNA有沒有動(dòng)一下，尤其是對(duì)于研究水輪機(jī)或船舶螺旋槳的小伙伴，空化應(yīng)該是大米飯一樣的存在。

我用流體仿真軟件AICFD簡單模擬了螺旋槳空化，大家可以看到藍(lán)色低壓區(qū)內(nèi)存在低密度區(qū)，低密度區(qū)就是空化區(qū)域，易產(chǎn)生氣泡的區(qū)域。

空化威力很大，空泡的出現(xiàn)和破裂會(huì)造成壓力波動(dòng)，甚至?xí)a(chǎn)生激波。有很多典型場景，比如葉片腐蝕、震碎的啤酒瓶，大火煮出的牛肉，都和空化及其可能產(chǎn)生的激波破壞相關(guān)，大家感興趣的話，以后可以單出一期講講。

空化講遠(yuǎn)了，我們回到敲啤酒瓶，想必敲擊造成空化、低壓、產(chǎn)生氣泡這一連串的原理大家都懂了。但你有沒有覺得這研究還差點(diǎn)兒什么。你有沒有疑惑為什么所有的視頻都敲瓶口呢？敲其它地方會(huì)怎樣呢？我是有這樣的疑惑，于是，我又繼續(xù)了實(shí)驗(yàn)。

我嘗試敲側(cè)面，發(fā)現(xiàn)基本沒太大反應(yīng)。敲底面，可以產(chǎn)生蘑菇云。看來敲側(cè)面不太行，上下面都可以。那么敲上面和下面的效果是一樣的嗎？

我讓兩瓶酒上下對(duì)撞，以此確保二者受到的撞擊力相同，結(jié)果下面的啤酒也就是被敲了瓶口的啤酒產(chǎn)生的蘑菇云更劇烈，噴發(fā)后，剩的酒都少了不少。

為什么會(huì)是這樣的結(jié)果呢？

我們假設(shè)敲擊后瓶子均獲得了V1的速度。向下敲瓶口瞬間，酒速度為0，瓶與酒相對(duì)速度就是V1。向上敲瓶底，可分解為兩次撞擊，第一次外力撞瓶子，此時(shí)與前述情況相同，瓶與酒相對(duì)速度V1，第二次瓶子撞酒，由于撞擊過程相對(duì)動(dòng)能損耗，根據(jù)非彈性碰撞公式，撞擊后相對(duì)速度變小，V2小于V1。瓶與酒相對(duì)速度小，空化效果弱，產(chǎn)生氣泡少，噴發(fā)的蘑菇云便也弱了。

再看橫向撞擊，由于撞擊方向前面有玻璃瓶阻擋，酒與瓶更難分離，更難產(chǎn)生空化和氣泡，更難產(chǎn)生蘑菇云。

我解釋得應(yīng)該比較通俗，大家都懂了吧，如果你覺得不夠深入，自己想繼續(xù)研究，推薦你可以看看這位西班牙馬里蘭大學(xué)教授在酒吧頓悟后發(fā)表的學(xué)術(shù)論文“為什 么突然敲擊啤酒瓶口后會(huì)產(chǎn)生泡泡”。

總接下來呢，如果聚會(huì)中想炫個(gè)技，以猝不及防之勢制造啤酒蘑菇云，給大家個(gè)驚喜，那記得cheers的時(shí)候，以你的瓶底碰對(duì)方瓶口，頓時(shí)煙火絢爛了這個(gè)世界。

這時(shí)大家驚愕之余問你原因，你再很隨意的解釋一句：“敲擊后瓶底空化產(chǎn)生的氣泡作為成核點(diǎn)促使過飽和溶液中二氧化碳大量釋放”。這炫技效果也不亞于幾秒鐘炫瓶啤酒。以上僅限于朋友，不要這樣撞長輩，以防被打。下期見，拜拜。