Überschall-Geschwindigkeit beim Öffnen einer Sektflasche

Die Berechnungen ergänzten die Forscher mit Aufnahmen von Hochgeschwindigkeitskameras - und erbrachten erstaunliche Ergebnisse.

Während der Korken mit einer Geschwindigkeit von rund 20 Metern pro Sekunde davonfliegt, überholt das ausströmende Gas den Korken und durchbricht mit dem Tempo von etwa 400 Metern pro Sekunde die Schallmauer. Sie liegt bei Raumtemperatur bei 340 Metern pro Sekunde.

400 Meter pro Sekunde und minus 130 Grad

Dabei entsteht eine Stoßwelle, wodurch sich die Druckverhältnisse vor der Flaschenmündung deutlich verändern. Auch die Temperatur ändert sich dabei schlagartig, da das Gas expandiert. Punktuell kann es bis auf minus 130 Grad Celsius abkühlen und es können sich sogar winzige Trockeneiskristalle aus dem CO2 im Sekt bilden.

„Unterschiedliche Temperaturen führen zu unterschiedlich großen Trockeneis-Kristallen, die Licht auf unterschiedliche Weise streuen. Dadurch entsteht unterschiedlich gefärbter Rauch. Im Prinzip kann man also an dieser Farbe die Sekttemperatur ablesen“, erklärt Studienautor Lukas Wagner.

Der Knall beim schnellen Öffnen einer Sektflasche ist nicht nur auf die abrupte Ausdehnung des Korkens zurückzuführen, die eine Druckwelle erzeugt. Auch die Stoßwelle durch den Überschall-schnellen Gasstrahl – vergleichbar mit dem Überschallknall von Flugzeugen –  trägt zum charakteristischen Klang bei.

„Dass es beim Ploppen einer Sektflasche tatsächlich zu Überschallphänomenen kommt, haben wir zunächst nicht erwartet“, sagt Studienautor Bernhard Scheichl. „Aber wie unsere Simulationen zeigen, ergibt sich das auf natürliche Weise aus den Gleichungen der Strömungsmechanik, und unsere Resultate stimmen mit den Experimenten sehr gut überein.“ Die für die Studie entwickelten Methoden können auch auf andere Bereiche angewendet werden, bei denen es um Gasströmungen oder um ballistische Flugkörper wie Projektile oder Raketen geht.

Quelle: TU Wien