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Depuis que la mise en orbite du télescope spatial  JWST (James Webb Space Telescope), la recherche de la galaxie la plus ancienne donc la plus proche du Big Bang a remis le dit Big Bang au cœur de quelques conversations plus philosophiques que scientifiques. Au cours de l’une de ces conversations, à la question « Dis-moi, c’est quoi le Big Bang ? » j’ai eu l’intuition que la bulle de champagne pouvait fournir une analogie parlante pour un profane sans formation poussée de physicien.

Peux-tu me dire pourquoi et comment naît une bulle dans une bouteille ou un verre de champagne ?

La formation des bulles dans une bouteille ou un verre de champagne est un processus complexe résultant de la présence de dioxyde de carbone (CO2) dissous dans le liquide, ainsi que de facteurs tels que la pression et les imperfections de surface des verres.

Le processus de formation des bulles dans le champagne est le suivant :

1. Carbonatation : Lors de la fermentation du champagne, du sucre est transformé en alcool et en dioxyde de carbone. Une partie du dioxyde de carbone se dissout dans le liquide, donnant au champagne son effervescence caractéristique. Cette carbonatation est un résultat du processus de fermentation contrôlée, au cours duquel les levures transforment le sucre en alcool et en CO2.
2. Nucléation : Lorsque le champagne est versé dans un verre ou une flûte, des bulles commencent à se former à partir du dioxyde de carbone dissous dans le liquide. Cependant, pour qu’une bulle se forme, il faut un point de départ, appelé site de nucléation. Les sites de nucléation peuvent être des particules de poussière, des défauts de surface du verre, ou même de petites bulles déjà présentes dans le liquide.
3. Croissance des bulles : Une fois que le site de nucléation est présent, les molécules de CO2 dissous commencent à se rassembler autour de ce point, formant une petite bulle. Les bulles ont tendance à s’agrandir en absorbant davantage de CO2 à partir du liquide environnant.
4. Décollement : Lorsque la bulle atteint une taille critique, la force de flottabilité dépasse la force de cohésion du liquide, ce qui entraîne le détachement de la bulle du site de nucléation. La bulle remonte ensuite vers la surface du liquide à cause de la différence de densité entre le CO2 gazeux et le liquide environnant.
5. Libération à la surface : Une fois que la bulle atteint la surface, elle se dégage dans l’air, produisant un effet pétillant et libérant le CO2 dans l’atmosphère.

Il est essentiel d’utiliser des verres propres et exempts de résidus de savon ou de graisse pour faciliter la formation des bulles. De plus, la température du champagne peut également influencer la quantité de CO2 dissous et donc le niveau d’effervescence.

C’est ce processus de formation de bulles qui contribue à l’expérience pétillante et effervescente du champagne, ainsi que d’autres boissons gazeuses.

Peux-tu me dire comment cela se passe en l’absence de pesanteur ?

En l’absence de pesanteur, le processus de formation de bulles dans une boisson comme le champagne serait considérablement différent. Sur Terre, la pesanteur joue un rôle clé dans la séparation des bulles de CO2 du liquide et dans leur remontée vers la surface. Dans un environnement de microgravité ou d’absence totale de gravité (comme dans l’espace), le comportement des bulles serait modifié de la manière suivante :

1. Carbonatation : Le CO2 continuerait à se dissoudre dans le liquide, tout comme sur Terre. L’effervescence serait toujours présente, mais sans gravité pour influencer le mouvement des bulles, elles ne remonteraient pas spontanément à la surface.
2. Nucléation : Les bulles pourraient toujours se former à partir de sites de nucléation, tels que des particules de poussière ou des défauts de surface du contenant, comme c’est le cas sur Terre.
3. Croissance des bulles : Les bulles continueraient à croître en absorbant davantage de CO2, mais sans la poussée vers le haut due à la gravité, elles ne s’élèveraient pas vers la surface du liquide.
4. Répartition des bulles : En l’absence de pesanteur, les bulles se répartiraient dans tout le volume du liquide, et elles pourraient former des agrégats tridimensionnels plutôt que de remonter en surface.
5. Absence d’effervescence en surface : Puisqu’il n’y aurait pas de force de flottabilité pour permettre aux bulles de remonter, il n’y aurait pas d’effervescence observable en surface comme on le voit sur Terre.

En résumé, en l’absence de pesanteur, le champagne et d’autres boissons pétillantes conserveraient leur effervescence, mais les bulles se disperseraient dans tout le liquide plutôt que de remonter vers la surface. L’expérience de boire du champagne dans un environnement sans gravité serait donc très différente de celle que nous avons sur Terre, mais la présence du CO2 dissous conférerait toujours au liquide son caractère pétillant.