Όλοι γνωρίζουν τι συμβαίνει όταν κουνάς ένα μπουκάλι αναψυκτικού και μετά το ανοίγεις. Ή όταν το δίνεις σε έναν ανυποψίαστο φίλο και τον αφήνεις να το ανοίξει.
Αν δεν το γνωρίζεις, λοιπόν, κάνει φυσαλίδες και έπειτα…σκάει!
Η κλασική εξήγηση δεν στέκει πάντα
Ο συχνά επαναλαμβανόμενος λόγος για τον οποίο συμβαίνει αυτό είναι ότι το κούνημα του μπουκαλιού προκαλεί αύξηση της πίεσης, αλλά αυτή η εξήγηση δεν βγάζει πραγματικά νόημα.
Το μπουκάλι είναι ένα κλειστό σύστημα και ο μόνος τρόπος να αυξηθεί η πίεση του είναι να το συμπιέσεις σε μικρότερο σχήμα ή να προσθέσεις περισσότερη πίεση ανοίγοντας το μπουκάλι και αναγκάζοντας περισσότερο υγρό ή αέρα μέσα.
Τι συμβαίνει πραγματικά;
Τα μπουκάλια αναψυκτικών είναι πιεσμένα πάνω από την ατμοσφαιρική πίεση και η «ανθράκωση» προέρχεται από το διοξείδιο του άνθρακα που έχει διαλυθεί στο υγρό.
Η ανθράκωση περιλαμβάνει τη διάλυση του άχρωμου και άοσμου διοξειδίου του άνθρακα – CO₂ – σε ένα υγρό. Όταν προστίθεται διοξείδιο του άνθρακα σε ένα σφραγισμένο μπουκάλι ή κουτί που περιέχει νερό, η πίεση στο μπουκάλι ή κουτί αυξάνεται και το διοξείδιο του άνθρακα διαλύεται στο υγρό, όπως εξηγεί ο Michael W. Crowder, Καθηγητής Χημείας και Βιοχημείας στο Πανεπιστήμιο του Μαϊάμι, σε άρθρο του για το The Conversation.
«Το CO₂ πάνω από το υγρό και το CO₂ που έχει διαλυθεί στο υγρό φτάνουν σε χημική ισορροπία. Η χημική ισορροπία ουσιαστικά σημαίνει ότι ο ρυθμός με τον οποίο διαλύεται το CO₂ στο υγρό είναι ίσος με τον ρυθμό με τον οποίο απελευθερώνεται το CO₂ από το υγρό. Αυτό βασίζεται στην ποσότητα του CO₂ τόσο στον αέρα όσο και στο υγρό».
Η αλλαγή στην πίεση όταν ανοίγεις το μπουκάλι
Όταν ανοίγεις το μπουκάλι, η πίεση στον αέρα πάνω από το υγρό μειώνεται για να ταιριάξει με το περιβάλλον. Σε αυτό το σημείο, το ανθρακικό οξύ (H₂CO₃) μετατρέπεται πάλι σε CO₂ και οι φυσαλίδες αερίου εμφανίζονται στην επιφάνεια.
Το πόσο γρήγορα διαφεύγει το CO₂ εξαρτάται από την επιφάνεια του υγρού. Όταν κουνάς ένα μπουκάλι αναψυκτικού, αυτό που πραγματικά κάνεις είναι να αναμειγνύεις το αέριο μέσα στο μπουκάλι πάνω από το αναψυκτικό με το υγρό.
Επειδή το υγρό είναι ήδη σε μέγιστο κορεσμό, το CO₂ δεν μπορεί πλέον να διαλυθεί σε αυτό και αντί αυτού σχηματίζει φυσαλίδες σε όλο το μπουκάλι. Αυτές οι φυσαλίδες εισάγουν μεγαλύτερη επιφάνεια.
«Χωρίς το κούνημα, η μόνη εκτεθειμένη επιφάνεια είναι στο λαιμό του μπουκαλιού. Αλλά αν κουνήσεις το μπουκάλι, οι φυσαλίδες διασπείρονται στο υγρό και η επιφάνεια γίνεται πολύ μεγάλη, καθώς κάθε φυσαλίδα τώρα αντιπροσωπεύει μια διεπαφή υγρού-αερίου», εξηγεί ο Joe Schwarcz από το Γραφείο Επιστήμης και Κοινωνίας του McGill σε μια ανάρτηση στο blog.
«Το διαλυμένο διοξείδιο του άνθρακα εξατμίζεται γρήγορα σε κάθε φυσαλίδα, προκαλώντας την επέκταση των φυσαλίδων, προωθώντας έτσι το υγρό έξω από το μπουκάλι σε μορφή αφρού».