A la vôtre ! Comment la physique des pétillants contribue au bonheur de l’homme

Le phénomène qui fait pétiller nos boissons préférées est, de façon alarmante, le même qui provoque le mal de décompression chez les plongeurs. Pourquoi l’aimons-nous encore ?

Pensez à la dernière fois où vous avez eu quelque chose à fêter. Si vous avez porté un toast à cette heureuse occasion, votre boisson était probablement alcoolisée – et pétillante.

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Un verre de boisson pétillante est plein de physique, d’histoire et de culture. Nous avons probablement rencontré le pétillant pour la première fois en même temps que la découverte de l’alcool, puisque l’éthanol et le gaz carbonique (CO2) sont tous deux des sous-produits de la fermentation. Boire des substances gazeuses pour le plaisir – plutôt que de simplement rester hydraté – semble être une chose que seuls les humains font.

Au XVIIe siècle, en France, le moine bénédictin Dom Pérignon a grandement amélioré ce que nous connaissons aujourd’hui sous le nom de Champagne. Il lui a fallu de nombreuses années pour mettre au point un design de bouteille et de bouchon capable de résister aux fortes pressions qu’exigeait ce procédé. Dans le vin mousseux, une partie de la fermentation a lieu après la mise en bouteille du liquide. Comme le CO2 ne peut pas s’échapper du récipient fermé, la pression augmente à l’intérieur. En conséquence, de grandes quantités de gaz sont dissoutes dans le liquide, conformément à la loi de Henry – une règle qui stipule que la quantité de gaz qui peut être dissoute dans un liquide est proportionnelle à la pression.

La loi de Henry explique entre autres pourquoi les plongeurs peuvent attraper le mal de décompression s’ils se précipitent à la surface : à de grandes profondeurs, le corps est exposé à une pression élevée et, par conséquent, les gaz sont dissous dans le sang et les tissus en forte concentration. Puis, en remontant à la surface, la pression revient au niveau ambiant, de sorte que le gaz « s’exsude » et est libéré pour former des bulles douloureuses et nocives dans le corps. Il en va de même lorsque nous débouchons une bouteille de champagne : la pression retombe soudainement à sa valeur atmosphérique, le liquide devient sursaturé de dioxyde de carbone – et voilà, des bulles apparaissent !

Avec le temps, alors que le liquide continue à libérer du gaz, la taille des bulles augmente, et leur flottabilité s’accroît. Une fois que les bulles ont atteint une taille suffisante, elles ne peuvent plus rester collées aux crevasses microscopiques du verre où elles se sont formées à l’origine, et elles remontent donc à la surface. Peu de temps après, une nouvelle bulle se forme et le processus se répète. C’est pourquoi vous avez probablement observé la formation de chaînes de bulles dans les verres à champagne – ainsi que la triste tendance des boissons gazeuses à s’aplatir au bout d’un certain temps.

Curieusement, Gérard Liger-Belair, professeur de physique chimique à l’université de Reims Champagne-Ardenne en France, a découvert que la plupart des gaz perdus dans l’atmosphère dans le vin mousseux ne s’échappent pas sous forme de bulles, mais de la surface du liquide. Cependant, ce processus est fortement renforcé par la façon dont les bulles encouragent le champagne à couler dans le verre. En fait, s’il n’y avait pas de bulles, il faudrait des semaines pour qu’une boisson perde son dioxyde de carbone.

Le caractère pétillant attrayant du champagne se retrouve également dans d’autres boissons. En ce qui concerne la bière et l’eau gazeuse, les bulles ne proviennent pas de la fermentation mais sont introduites artificiellement par la mise en bouteille du liquide à haute pression avec une quantité excessive de dioxyde de carbone. Là encore, une fois ouvert, le gaz ne peut pas rester dissous, donc les bulles émergent. La carbonatation artificielle a en fait été découverte par le chimiste anglais du 18e siècle Joseph Priestley – plus connu pour avoir découvert l’oxygène – alors qu’il étudiait une méthode pour préserver l’eau potable sur les navires. L’eau gazeuse est également présente à l’état naturel : dans la ville de Vergèze, dans le sud de la France, où Perrier, la marque commerciale d’eau minérale, est embouteillée, une source d’eau souterraine est exposée au dioxyde de carbone à haute pression, et s’en dégage naturellement gazeuse.

Lorsqu’une boisson gazeuse est riche en contaminants qui collent à la surface, connus sous le nom de tensioactifs, les bulles n’éclatent pas forcément lorsqu’elles atteignent le sommet mais s’y accumulent sous forme de mousse. C’est ce qui donne à la bière sa tête. À son tour, cette mousse affecte la texture, la sensation en bouche et le goût de la boisson. D’un point de vue plus physique, la mousse isole également la boisson, la gardant froide plus longtemps et agissant comme une barrière contre la fuite de dioxyde de carbone. Cet effet est si important que dans le Dodger Stadium de Los Angeles, la bière est parfois servie avec une tête de mousse artificielle. Récemment, des chercheurs ont découvert un autre effet intéressant : une tête de mousse empêche la bière de se renverser lorsque l’on marche avec un verre ouvert à la main.

Malgré notre solide compréhension de la formation des bulles dans les boissons, une question demeure : pourquoi aimons-nous les boissons avec des bulles ? La réponse reste insaisissable, mais certaines études récentes peuvent nous aider à comprendre. L’interaction du dioxyde de carbone avec certaines enzymes présentes dans la salive provoque une réaction chimique qui produit de l’acide carbonique. Cette substance stimulerait certains récepteurs de la douleur, semblables à ceux qui sont activés lors de la dégustation d’aliments épicés. Il semble donc que la « piqûre de carbonatation » soit une sorte de réaction épicée – et les humains semblent (étrangement) l’apprécier.

La présence et la taille des bulles peuvent même affecter notre perception du goût. Dans une étude récente, des chercheurs ont découvert que les gens pouvaient ressentir la morsure de l’acide carbonique sans bulles, mais que les bulles changeaient le goût des choses. Nous n’avons pas encore une image claire du mécanisme par lequel les bulles influencent le goût, bien que les fabricants de boissons non alcoolisées aient des moyens d’ajuster la quantité de carbonatation en fonction de la douceur et de la nature de la boisson. Les bulles affectent également la vitesse à laquelle l’alcool est assimilé par le corps – il est donc vrai qu’une boisson pétillante vous donnera plus rapidement l’impression d’être en état d’ébriété.

En ce qui nous concerne, tout cela offre une excellente excuse pour parler de physique. Nous aimons aussi les boissons pétillantes, bien sûr – mais personnellement, nous nous réjouissons d’ajouter une touche de science à un sujet afin que la plupart des gens puissent s’y intéresser. De plus, les liquides pétillants ont de nombreuses applications pratiques. Ils sont essentiels pour certaines techniques d’extraction du pétrole, pour expliquer les explosions sous-marines mortelles connues sous le nom d’éruptions limniques et pour comprendre de nombreux autres phénomènes géologiques, tels que les volcans et les geysers, dont l’activité est fortement influencée par la formation et la croissance de bulles de gaz dans le liquide en éruption. Ainsi, la prochaine fois que vous ferez la fête et que vous boirez un verre de champagne, sachez que la physique contribue à la somme du bonheur humain. Compteur d’éons Salud!Aeon – ne pas enlever

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