Beim Entkorken einer Sektflasche treten komplexe Überschall-Phänomene auf. Das haben Forscher des Instituts für Strömungsmechanik und Wärmeübertragung der TU Wien in Kooperation mit dem privaten Österreichischen Kompetenzzentrum für Tribologie (AC2T) herausgefunden. Mithilfe aufwendiger Computersimulationen stellten die Experten erstmals fest, dass beim Korkenknallen eine sogenannte Überschall-Stoßwelle entsteht, schreiben die Forscher in einer Veröffentlichung ihrer Studienergebnisse.

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"Der Sektkorken selbst fliegt mit einer vergleichsweise geringen Geschwindigkeit davon, er erreicht vielleicht 20 Meter pro Sekunde (72 km/h - Anm. d. Red.)", sagt Lukas Wagner, Erstautor der Studie. Das Gas, das gleichzeitig aus der Flasche herausströme, sei jedoch viel schneller. Laut Wagner überhole dieses den Korken sogar und erreiche dabei Geschwindigkeiten von bis zu 400 Metern pro Sekunde (1440 km/h). Damit erreicht es Überschallgeschwindigkeit.

Größen wie Druck und Temperatur in einem Gas verändern sich normalerweise gleichmäßig. Nah beieinander liegende Punkte haben somit auch den gleichen Luftdruck. Wird die Flasche geöffnet, geraten diese Werte plötzlich auseinander - eine Stoßwelle entsteht. "Druck oder Geschwindigkeit haben vor der Stoßwellenfront einen ganz anderen Wert als knapp dahinter", erklären die Experten. Ähnliche Phänomene kenne man von Überschallflugzeugen oder Raketen, bei denen der Abgasstrahl mit hoher Geschwindigkeit aus den Triebwerken austrete.

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Neben dem Druck verändert sich auch die Temperatur im Gas schlagartig. "Wenn Gas expandiert, dann wird es kühler, das kennt man von Sprühdosen", erklärt Wagner. "Bei der Sektflasche ist dieser Effekt sehr stark ausgeprägt: Punktuell kann das Gas auf bis zu 130 Grad Celsius abkühlen."

Dabei könne es sogar passieren, dass aus dem CO2, das den Sekt perlen lässt, winzige Trockeneis-Kristalle entstehen. Je nach Temperatur des Sektes entstünden so unterschiedlich große Trockeneis-Kristalle, die dann Licht auf unterschiedliche Weise streuten. "Dadurch entsteht unterschiedlich gefärbter Rauch. Im Prinzip kann man also an dieser Farbe die Sekttemperatur ablesen."

Und wie entsteht nun der Knall?

Ursächlich für das bekannte Plopp-Geräusch sind gleich mehrere Effekte: Sobald der Korken die Flasche verlässt, dehnt er sich aus und erzeugt dadurch eine Druckwelle. Außerdem ist auch die Stoßwelle des Gasstrahls hörbar. Beides zusammen erzeugt den charakteristischen Korkenknall.

Die von dem Expertenteam entwickelten Rechenmethoden sind nicht nur auf das festliche Korken-Ploppen anwendbar, sondern lassen sich auch auf andere Bereiche übertragen. In vielen technisch wichtigen Situationen habe man es mit sehr festen Strömungskörpern zu tun, die in starker Wechselwirkung mit einem viel schnelleren Gasstrom stehen, wie beispielsweise beim Pistolenschuss, resümiert das Forschungsteam laut Mitteilung der Universtiät.