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Une équipe de l'Institut de mécanique des fluides et de transfert thermique de l'Université technique (TU) Vienne (Autriche) a pour la première fois analysé mathématiquement ce qui se passe lorsque les bouchons de champagne sautent. Ils ont complété leurs calculs par des images prises par des caméras à haute vitesse - et ont obtenu des résultats étonnants.
Alors que le bouchon s'envole à une vitesse d'environ 20 mètres par seconde, le gaz qui s'échappe dépasse le bouchon et franchit le mur du son à la vitesse d'environ 400 mètres par seconde. À température ambiante, il est de 340 mètres par seconde. Il en résulte une onde de choc qui modifie sensiblement les conditions de pression devant le goulot de la bouteille. La température change également brusquement, car le gaz se dilate. Ponctuellement, il peut se refroidir jusqu'à moins 130° C et de minuscules cristaux de glace carbonique peuvent même se former à partir du CO2 contenu dans le vin mousseux. "Des températures différentes entraînent la formation de cristaux de glace carbonique de différentes tailles, qui diffusent la lumière de différentes manières. Il en résulte une fumée de couleur différente. En principe, on peut donc lire la température du champagne à partir de cette couleur", explique Lukas Wagner, auteur de l'étude.
L'explosion qui se produit lors de l'ouverture rapide d'une bouteille de champagne n'est pas seulement due à la dilatation brutale du bouchon, qui génère une onde de choc. L'onde de choc provoquée par le jet de gaz supersonique - comparable au bang supersonique des avions - contribue également à ce son caractéristique.
"Au départ, nous ne nous attendions pas à ce que le plouf d'une bouteille de champagne provoque effectivement des phénomènes supersoniques", explique Bernhard Scheichl, auteur de l'étude. "Mais comme le montrent nos simulations, cela résulte naturellement des équations de la mécanique des fluides, et nos résultats concordent très bien avec les expériences". Les méthodes développées pour cette étude peuvent également être appliquées à d'autres domaines impliquant des flux de gaz ou des engins balistiques tels que des projectiles ou des fusées.
(al / source: TU Vienne (Autriche))