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VIDEO: Pourquoi la bouteille de bière se met-elle à mousser?

Publié par MaRichesse.Com sur 27 Novembre 2013, 20:17pm

Catégories : #VIDEO

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Il est 9h05 à Pittsburg, en ce dimanche 24 novembre 2013, lorsque Javier Rodriguez-Rodriguez s’avance à la tribune du congrès annuel de la division «dynamique des fluides» de la docte American Physical Society (APS). Que va exposer le chercheur de l’université Carlos III de Madrid? Quelque découverte exposée à grand coup de mathématiques complexes (la mécanique des fluides en est friande)? Pas le moins du monde. En cette matinée aussi dominicale qu’automnale, Javier Rodriguez-Rodriguez apporte une réponse à une question que l’on peut se poser sur le coin d’un zinc, plutôt en été:

«Pourquoi une bouteille de bière se met à mousser après un brusque impact sur son embouchure?»

On imagine, de loin, un sourire sur les lèvres des physiciens de l’assistance. La mousse est à la bière ce que la collerette, ou la fraise, était aux nobles espagnols. Sans elle, le breuvage éventé perd toute personnalité, tout piquant. Mais si elle s’emballe, elle peut vider la bouteille ou le verre. La maîtrise de la pression au bar ou de la canette à table est donc essentielle et elle ne se conçoit pas sans prudence et habileté. Il faut, en particulier, éviter de taper brutalement sur l’embouchure de la bouteille et Javier Rodriguez-Rodriguez, associé à son collègue Almudena Casado-Chacon et à Daniel Fuster de l’institut Jean Le Rond d’Alembert (université Pierre et Marie Curie) nous expliquent pourquoi.

Les chercheurs ont mis en évidence un mécanisme plutôt inattendu dans ce contexte: la cavitation. On sait que les hélices de navire craignent comme la peste ce phénomène qui provoque leur érosion rapide en raison de la formation de bulles d’air lorsqu’elles tournent. Les ingénieurs conçoivent leur profil avec soin pour éviter qu’il se produise.


Les champignons de bulles se forment dans la bouteille soumise à un choc - Image: Javier Rodriguez-Rodriguez, Almudena Casado-Chacon, Daniel Fuster

Dans le cas de la bouteille de bière, le choc sur l’encolure déclenche des ondes de compression et de dilatation qui se déplacent en allers-retours sur toute la hauteur du récipient. Ces ondes provoquent l’apparition de bulles qui éclatent rapidement. La cavitation crée ainsi des «bulles mères» qui se transforment en nuages de très petites «bulles filles» de gaz carbonique. Ces nuages grossissent et se déploient beaucoup plus vite que les bulles mères qui leur ont donné naissance. Cette expansion rapide donne à la mousse l’énergie qui la fait rapidement déborder de la bouteille.

Javier Rodriguez-Rodriguez explique que ce bouillonnement conduit à la formation de colonnes de bulles qui ressemblent assez aux champignons des fortes explosions, nucléaires entre autres. C’est ce qui donne à la mousse son caractère débordant. Plus les bulles deviennent grosses, plus elles montent vite et entraînent davantage de gaz carbonique.

Grâce à des caméras très rapides comme le montre la vidéo ci-dessous, les chercheurs ont pu réaliser ce qui représente la première analyse quantitative de la formation de mousse dans une bouteille de bière. Javier Rodriguez-Rodriguez précise qu’il voulait expliquer l’extrême efficacité du processus de dégazéification qui se produit dans les secondes qui suivent le choc sur la bouteille.

Si ce travail donne un nouveau relief aux happy-hours, il peut également servir à mieux comprendre la catastrophe du lac Nyos, au Cameroun. Le 21 août 1986, il a explosé en libérant un kilomètre cube de CO2 et provoqué la mort de près de 1.000 personnes. Le phénomène pourrait s’expliquer par la chute, à la suite d’un séisme, d’un pan de falaise dans les eaux du lac riches en gaz carbonique.

Lorsque la bouteille de bière est aussi gigantesque qu’un lac de cratère de 2 km de long, 1,2 km de large et 210 mètres de profondeur, le débordement affecte une zone de pas moins de 30 km dans laquelle toute forme de vie est asphyxiée.

Michel Alberganti

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