现代科学中一个被悲惨忽视的问题是如何最好地在啤酒倒入杯中后保持其凉爽。现在，一位科学家通过开发一个数学模型，提出了一个新颖的解决方案，该模型可以确定啤酒杯的最佳形状，以保持啤酒凉爽。
这个问题全世界的饮酒者都非常熟悉。啤酒一旦倒入杯中，就开始变热。因此，一个重要的目标是尽量减少进入啤酒的热量，使其保持更长时间的低温。
通常，饮酒者通过泡沫套、绝缘杯和手柄来解决这个问题，以减少与手部接触。但巴西圣若昂德尔雷联邦大学的 Claudio Pellegrini 另辟蹊径，通过重新设计杯子本身，而无需添加任何额外的隔热层。
热传递
关键挑战是找到一个能够最大限度地减少热传递，同时又能保持设计实用性的形状。因此，问题的一部分在于理解给定几何形状的玻璃杯中热传递的速率。
但 Pellegrini 的挑战要困难得多：找到能最小化热传递速率的几何形状。换句话说，这是一个逆向优化问题。
他首先将杯子建模为一个围绕垂直轴旋转的光滑曲线，形成一个具有一定底部半径、高度以及底部和顶部开口之间比率的“旋转体”。他假设底部是绝缘的，液体在整个过程中温度和成分相同，并且玻璃杯的热阻可以忽略不计。所有这些都确保了决定热传递的主要因素是容器的形状。
通过这种方法，Pellegrini 发现，也许不出所料，最理想的啤酒杯底部较窄，并逐渐向上变宽，使用户可以舒适地饮用。事实上，他说大多数传统啤酒杯已经具备了这些特征——例如巴西郁金香杯、帝国品脱杯和 Weizenbeer 杯，它们都有宽阔的杯口和较窄的底部。
然而，Pellegrini 的方法也有一些局限性。优化算法适用于特定的底部半径、杯子高度以及底部与开口半径之比。但它并未确定这些值的最佳组合。因此，解决方案是一系列形状，它们之间存在相对细微的差异。
风味分子
当然，还有其他因素决定着啤酒杯的形状。例如，杯子顶部的尺寸和形状决定了倒酒时泡沫的形成量。由于泡沫会捕获风味分子，这会影响饮酒者的体验。例如，许多比利时啤酒都装在特定形状的杯子中，这有助于产生独特的体验。
Pellegrini 对巴西廉价且因此最常用的啤酒杯 Nadir Figueiredo 杯表示遗憾。他说，它的容量只有 190 毫升，还不到几口。
“它通过最原始的方式保持啤酒的冰冷：由于容量小，啤酒会很快喝完，没有时间变热，”他抱怨道。希望这种杯子不要在其他国家流行起来。
参考：优化啤酒杯形状以最小化热传递——最新研究：arxiv.org/abs/2410.12043
