Wie beim Öffnen von Sekt die Schallmauer durchbrochen wird

Sektkorken knallen mit 72 Stundenkilometern recht gemächlich aus den Flaschenhälsen, denn sie werden vom ausströmenden Gas mit Überschallgeschwindigkeit überholt, berichten Forscher der Technischen Universität (TU) Wien. Das ertönende "Plopp" ist ein Verschnitt aus dem Überschallknall des Gasstrahls und Korken-Ausdehn-Geräusch, erklärten sie in einer Aussendung. Bunt schimmernde Kristalle aus gefrierendem Gas (CO2) der Kohlensäure lassen es scheinbar aus der Öffnung rauchen.

Sekt wurde am Computer simuliert

Lukas Wagner und Bernhard Scheichl vom Institut für Strömungsmechanik und Wärmeübertragung der TU Wien erkundeten mit Computersimulationen, welche physikalischen Phänomene ablaufen, wenn man eine Sektflasche entkorkt. Zur Jahreswende wird dies gemäß Herstellern etwa 2 Millionen mal passieren.

Zunächst fliegt der Sektkorken mit vergleichsweise geringer Geschwindigkeit durch die Luft. Das Gas strömt heraus, durchbricht kurz nach dem Öffnen die Schallmauer (1235 km/h), und zieht mit bis zu 1440 Kilometern pro Stunde am Korken vorbei. Im Gasstrahl entsteht eine Stoßwelle und dadurch eine Stelle, wo sich der Druck abrupt verändert. Sie wird von Physikern "Mach-Scheibe" genannt. "Die Mach-Scheibe bildet sich zunächst zwischen Flasche und Kork und bewegt sich dann zurück, in Richtung Flaschenöffnung", hieß es in der Aussendung.

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Wie bei Sprühdosen

Die Gastemperatur ändert sich abrupt. "Wenn Gas expandiert (sich ausdehnt, Anm.), dann wird es kühler", erklärte Wagner: "Das kennt man von Sprühdosen." Beim Öffnen von Sektflaschen kann das Gas bis zu minus 130 Grad kalt werden, so die Forscher. Dadurch entstehen manchmal winzige Trockeneis-Kristalle aus dem CO2, das den Sekt perlen lässt. Unterschiedliche Einkühl-Temperaturen des Sektes führen zu unterschiedlich großen Trockeneis-Kristallen, die dann Licht auf unterschiedliche Weise streuen. Theoretisch könne man anhand der Farbe also seine Temperatur ablesen, meinen sie.

"Der hörbare Knall beim Öffnen der Flasche ist eine Kombination aus unterschiedlichen Effekten", berichteten die Forscher: "Erstens dehnt sich der Kork abrupt aus, sobald er die Flasche verlassen hat, und erzeugt dadurch eine Druckwelle." Zweitens hört man die Stoßwelle, die durch den überschallschnellen Gasstrahl erzeugt wird, ähnlich wie bei einem Flugzeug, dass "die Schallmauer durchbricht".

"Die Ergebnisse sind auch für andere Anwendungen wichtig, bei denen es um Gasströmungen um ballistische Flugkörper wie Pistolenkugeln und Raketen geht", so die Experten. Man könne die in der Studie entwickelten Methoden auch bei vielen "technisch wichtigen Situationen anwenden, wo man es mit festen Strömungskörpern zu tun hat, die in Wechselwirkung mit einem viel schnelleren Gasstrom stehen."