Nauka o popcornie: słyszalne "pop" jest wynikiem działania pary wodnej pod ciśnieniem, a odbijanie następuje dzięki akrobatycznym umiejętnościom popcornu. Kiedy kukurydza popsuje się, ulatniająca się para wodna powoduje rozprężenie skrobi zawartej wewnątrz ziarna, co zmienia je w białe płatki.

Kiedy słyszymy wyraźny dźwięk poppingu, który mówi nam, że pyszna przekąska jest gotowa, z pewnością nie zatrzymujemy się, aby pomyśleć o procesie, przez który przeszło twarde ziarno kukurydzy, aby stać się pysznym popcornem.Wydaje się, że naukowcy również dali się ponieść pysznemu smakowi i przyjemnemu aromatowi tego jedzenia, ponieważ do 2015 roku nauka nie zatrzymała się, aby zrozumieć całą fizykę procesuprzemiana ziarna, które z gorącej patelni przeskakuje w jedną z najbardziej lubianych potraw.

Okazuje się, że w tamtym roku zespół badaczy rozwiązał kwestię tego, jak popcorn wyskakuje i dlaczego wyskakuje, analizując serię obrazów z szybkich kamer, zaawansowane technologicznie nagrania audio i wideo oraz oczywiście matematykę.

Ich badanie wykazało, że zamiast wynikać z kruchej skorupy chroniącej jądro, pękającej lub odbijającej się wewnątrz patelni, niepowtarzalne popcornowe poppingi są spowodowane ciśnieniem pary wodnej wydostającej się z wnętrza ziarna kukurydzy przed popcornem, co ma miejsce z powodów innych niż napędzanie wydostającej się pary (jak wyjaśniono poniżej).Jako żePara wodna jest wydalana, jama wewnątrz kukurydzy działa jak "rezonator akustyczny", rezonując słyszalne "pop". "Ten scenariusz można również zastosować do "pop" korka w butelce szampana" - piszą autorzy badania.

//www.youtube.com/watch?v=sR3wKMfV2Zo

W pokazanym powyżej filmie "papierowym" można usłyszeć synchronizację dźwięku z szybkimi obrazami nagranymi z prędkością 2900 klatek na sekundę i odczytanymi z prędkością 100 klatek na sekundę (spowolnionymi 29 razy). Wniosek z badania: dźwięk wyskakującego popcornu nie jest bezpośrednio spowodowany odbiciem.

Początkowo zespół badawczy, który przeprowadził badanie, opracował technikę za pomocą super slow motion (kamery o dużej prędkości) nagrywania obrazów, np. jak drzewa łamią się podczas burzy.

"W badaniu wykorzystaliśmy te techniki do... tajemniczego i fascynującego popcornu" - wyjaśnił Emmanuel Virot, główny autor badania i, wówczas, doktorant w CNRS w Paryżu - "Kiedy zaczęliśmy obserwować eksplozje popcornu, stało się jasne, że to zjawisko zawiera interesującą fizykę".

//www.youtube.com/watch?time_continue=5&v=9QE2E9cT7SM

Na powyższym filmie: skok popcornu z nogą ze skrobi, nagrany przy 2900 klatkach na sekundę i pokazany przy 58 klatkach na sekundę (spowolniony 50 razy).

Ziarno popcornu zawiera około 41% wody, która w temperaturze 100ºC zamienia się w parę, ale jest zatrzymywana przez łuskę, która działa jak mini szybkowar, aż do osiągnięcia maksymalnej wartości ciśnienia i rozerwania.

Naukowcy, którzy opublikowali pracę "Popcorn: temperatura krytyczna, skok i dźwięk" w. Journal of the Royal Society Interface Zidentyfikowali oni krytyczną temperaturę, w której pękają jądra kukurydzy: 180ºC.

Procentowy udział popcornu wysypanego w piekarniku w rosnącej temperaturze (50 prób); linia przerywana jest tylko wskazówką dla oczu. Temperatura krytyczna Tc wynosi około 180°C. (Wstawki) Ramka z obrazem nie wysypanego popcornu (ziarna, po lewej) i wysypanego popcornu (płatki, po prawej). (Kredyt: Emmanuel Virot i Alexandre Ponomarenko).

Gdy kukurydza pęka, ulatniająca się para wodna powoduje, że skrobia zawarta wewnątrz jądra rozpręża się i zamienia w białe płatki.

Korzystając z nagrań z szybkich kamer, zdolnych do rejestrowania 2900 klatek na sekundę, badacze udowodnili również, że środek jest napędzany przez "nogi" rozszerzającej się skrobi.Wcześniej naukowcy spekulowali, że uciekająca para wodna może napędzać popcorn jak napęd "efektu rakietowego".Ale dzięki zamrożeniu i analizie nagrań z super kamery, badaczestwierdził, że dynamika popcornu jest podobna do działania akrobaty wykonującego skok.

Sygnatura:

1. "Popcorn: temperatura krytyczna, skok i dźwięk", Emmanuel Virot , Alexandre Ponomarenko Opublikowano 11 lutego 2015 . DOI 10.1098/rsif.2014.1247