{"id":5680,"date":"2013-12-23T00:01:26","date_gmt":"2013-12-22T23:01:26","guid":{"rendered":"http:\/\/sciencetonnante.wordpress.com\/?p=5680"},"modified":"2013-12-23T00:01:26","modified_gmt":"2013-12-22T23:01:26","slug":"dou-viennent-les-bulles-du-champagne","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/2013\/12\/23\/dou-viennent-les-bulles-du-champagne\/","title":{"rendered":"D’o\u00f9 viennent les bulles du champagne ?"},"content":{"rendered":"

\"champagne<\/a>En cette p\u00e9riode festive, j’ai choisi un sujet festif : le champagne\u00a0!<\/p>\n

Il faut dire que les bulles de cette boisson cachent plein de myst\u00e8res physiques passionnants et pas totalement \u00e9lucid\u00e9s. Comme en plus j’ai remarqu\u00e9 que mes billets parlant d’alcool sont syst\u00e9matiquement plus consult\u00e9s que les autres…<\/p>\n

Aujourd’hui donc, nous allons nous int\u00e9resser \u00e0 la naissance d’une bulle de champagne, et voir en quoi les bulles d’un champagne nous renseignent sur sa qualit\u00e9 (ou pas.)<\/p>\n

Des bulles de quoi ?<\/h3>\n

La premi\u00e8re chose \u00e0 savoir, c’est que comme pour la plupart des boissons gazeuses, les bulles du champagne sont des bulles de gaz carbonique,<\/strong> le fameux CO2. Oui, le m\u00eame qui r\u00e9chauffe la plan\u00e8te ! Mais rassurez vous l’impact du champagne sur l’effet de serre est n\u00e9gligeable !<\/p>\n

Ce gaz carbonique est un produit direct de la r\u00e9action qui transforme le sucre en alcool, ce qu’on appelle la fermentation alcoolique.<\/strong> Cette r\u00e9action se produit gr\u00e2ce aux levures et au sucre que l’on ajoute au vin de champagne\u00a0 (qui initialement ne p\u00e9tille pas !)<\/p>\n

La r\u00e9action chimique est la suivante :<\/p>\n

\"fermentation<\/a><\/p>\n

Si cette \u00e9tape de fermentation se produit au sein de bouteilles ferm\u00e9es (comme c’est le cas pour le champagne), le CO2 ne peut s’\u00e9chapper et s’accumule \u00e0 la fois dans le liquide et dans le petit espace libre situ\u00e9 juste sous le bouchon.<\/p>\n

La loi de Henry<\/h3>\n

\"loi<\/a>Le CO2 qui s’accumule sous le bouchon sous forme gazeuse fait augmenter la pression dans la bouteille. Cette pression peut atteindre plus de 5 bars, et c’est elle qui fait sauter le bouchon quand on ouvre notre bouteille. Mais une partie encore plus importante du CO2 demeure dans le liquide, sous forme dissoute. Il n’est pas forc\u00e9ment facile de se repr\u00e9senter ce que cela signifie : il faut s’imaginer des mol\u00e9cules de CO2 plut\u00f4t isol\u00e9es, et nageant au milieu du liquide mais sans se regrouper pour former des bulles.<\/p>\n

La cl\u00e9 de l’effervescence du champagne (et des autres boissons p\u00e9tillantes), c’est qu’il existe un \u00e9quilibre entre la pression du gaz pr\u00e9sent sous le bouchon et la quantit\u00e9 de gaz dissous dans le liquide<\/strong>. Pour faire simple, on consid\u00e8re que les deux sont proportionnels, et cette relation de proportionnalit\u00e9 est exprim\u00e9e par la loi de Henry :<\/strong><\/p>\n

\\(P = HC\\)<\/p>\n

P d\u00e9signe la pression sous le bouchon (en bars), C la concentration de CO2 dissous dans le liquide (en g\/L) et H est le coefficient de proportionnalit\u00e9 (qui pour le champagne \u00e0 temp\u00e9rature de service vaut environ 0.5 bars\/(g\/L)).<\/p>\n

Maintenant imaginez-vous ce qu’il se passe quand on ouvre la bouteille : la pression en surface du liquide diminue brutalement, et l’\u00e9quilibre est rompu : puisque la pression du CO2 gazeux a diminu\u00e9, la concentration de CO2 dissous doit diminuer d’autant. Autrement dit le CO2 veut s’\u00e9chapper du liquide : c’est ce qui provoque l’effervescence<\/strong> !<\/p>\n

La nucl\u00e9ation des bulles<\/h3>\n

Nous avons compris que l’ouverture d’une bouteille de champagne doit n\u00e9cessairement s’accompagner d’un d\u00e9gagement du CO2 dissous. Mais ce d\u00e9gagement n’est pas instantan\u00e9 ! Des bulles de gaz carbonique se forment dans le liquide et s’\u00e9chappent. La naissance d’une bulle s’appelle la nucl\u00e9ation<\/strong>, et nous allons voir que cette naissance ne peut pas avoir lieu n’importe comment, ni n’importe o\u00f9.<\/p>\n

En th\u00e9orie, \u00e0 partir du moment o\u00f9 l’\u00e9quilibre a \u00e9t\u00e9 rompu, les bulles peuvent se former de mani\u00e8re spontan\u00e9e n’importe o\u00f9 dans le liquide : c’est ce qu’on appelle la nucl\u00e9ation homog\u00e8ne. Cependant en pratique, cela ne se produit jamais ! Dans sa th\u00e8se sur le sujet [1], C\u00e9dric Voisin a calcul\u00e9 le taux de nucl\u00e9ation homog\u00e8ne, et il est si faible que m\u00eame dans un oc\u00e9an de champagne, cela ne se produirait jamais m\u00eame en plusieurs millions d’ann\u00e9es !<\/p>\n

L’autre m\u00e9canisme possible est ce qu’on appelle la nucl\u00e9ation h\u00e9t\u00e9rog\u00e8ne<\/strong> : l’id\u00e9e est que la bulle ne se forme pas spontan\u00e9ment \u00e0 partir de rien, mais utilise une petite poche de gaz pr\u00e9existante pour faciliter sa naissance. Une preuve indirecte que ce m\u00e9canisme est \u00e0 l’oeuvre, c’est que dans un verre de champagne on observe clairement que les bulles montent en colonnes, comme si elles naissaient dans des endroits bien particuliers.<\/p>\n

On a pens\u00e9 un moment que de petits d\u00e9fauts du verre (comme des anfractuosit\u00e9s) pouvaient \u00eatre \u00e0 l’origine de la nucl\u00e9ation h\u00e9t\u00e9rog\u00e8ne des bulles. Mais en pratique il faudrait des asp\u00e9rit\u00e9s vraiment grosses – presque 1 millim\u00e8tre calcule C\u00e9dric Voisin [1] – , pour que le m\u00e9canisme fonctionne. Il ne peut donc pas expliquer ce qui se passe dans nos verres traditionnels, qui sont suffisament lisses. On peut n\u00e9anmoins observer ce type de nucl\u00e9ation si on grave l’int\u00e9rieur du verre avec par exemple une pointe en diamant, comme sur la vid\u00e9o ci-dessous.<\/p>\n

[youtube=http:\/\/www.youtube.com\/watch?v=V3DCd_bIpbg]<\/p>\n

A la recherche du coupable<\/h3>\n

\"fibre<\/a>Si les anfractuosit\u00e9s du verre ne sont pas responsables de la nucl\u00e9ation des bulles, quoi donc ? Le coupable a finalement \u00e9t\u00e9 identifi\u00e9 par G\u00e9rard Liger-Belair [2] : ce sont des fibres de cellulose !<\/strong> A l’aide d’une cam\u00e9ra rapide et d’une lentille grossissante, il a \u00e9t\u00e9 observ\u00e9 que dans la quasi-totalit\u00e9 des cas, il y a une minuscule fibre \u00e0 la base d’une colonne de bulle. Ces fibres proviennent de l’atmosph\u00e8re, de nos v\u00eatements, des chiffons utilis\u00e9s pour essuyer les verres, et fonctionnent comme de v\u00e9ritable usines \u00e0 produire des bulles, comme l’illustre l’image ci-contre [2].<\/p>\n

En voici le m\u00e9canisme : ces fibres sont initialement creuses, et emprisonnent donc une petite poche d’air. Lorsque le champagne entoure la fibre, le gaz carbonique est attir\u00e9 par la poche d’air et y p\u00e9n\u00e8tre en la faisant grossir.<\/p>\n

Quand la poche charg\u00e9e de CO2 atteint une certaine taille critique, une bulle se d\u00e9tache et monte dans le verre<\/strong>. La beaut\u00e9 de la chose, c’est que ce d\u00e9tachement de la bulle laisse syst\u00e9matiquement un petit reste derri\u00e8re lui, qui sert de poche pour initier la bulle suivante.<\/p>\n

Ce m\u00e9canisme illustr\u00e9 ci-dessous permet bien de comprendre pourquoi les bulles sont produites en groupe, et avec une fr\u00e9quence relativement r\u00e9guli\u00e8re sur un m\u00eame site de nucl\u00e9ation.<\/p>\n

\"fibres<\/a><\/p>\n

Les bulles et la qualit\u00e9 du champagne<\/h3>\n

On entend souvent que la finesse des bulles est indicative de la qualit\u00e9 d’un champagne. Cette id\u00e9e n’est pas absurde a priori, puisqu’il est reconnu que les bulles ont un r\u00f4le essentiel dans les qualit\u00e9s gustatives de la boisson. Lorsqu’elles montent dans le verre, elles se chargent en mol\u00e9cules aromatiques qui sont lib\u00e9r\u00e9es lors de l’explosion de la bulle en surface. Les bulles agissent donc comme un exhausteur de go\u00fbt, et sans elles le champagne ne serait pas si savoureux !<\/p>\n

Mais pour autant, est-ce vrai que la finesse des bulles indique un bon champagne ? Eh bien non !<\/p>\n

G. Liger-Belair a montr\u00e9 [2] que la taille des bulles d\u00e9pend essentiellement de deux facteurs : la quantit\u00e9 de CO2 dissoute et la hauteur du verre.<\/strong> Moins il y a de CO2, plus les bulles seront fines, mais plus le verre est haut, plus elles grossiront avant d’atteindre la surface. Donc rien \u00e0 voir avec la qualit\u00e9 de la boisson !<\/p>\n

Joyeuses f\u00eates \u00e0 tous ! Pour ma part, je vous retrouve en 2014 !<\/p>\n

Billets reli\u00e9s, ici…ou ailleurs<\/h4>\n