Извержение диетической колы и Mentos

редактировать
Реакция между газированным напитком Diet Coke и мятой Mentos 2-литровая бутылка Diet Coke (0,44 имп гал; 0,53 галлона США) сразу после того, как в нее бросили Mentos Слева направо: действие пяти конфет Mentos (на каждую бутылку le) с Perrier, классическим Coke, Sprite и Diet Coke

A Diet Coke и извержением Mentos (также известным как газированный гейзер ) представляет собой реакцию между газированным напитком Diet Coke и Mentos мятой, в результате которой напиток разбрызгивается из контейнера. Конфеты катализируют выделение газа из напитка, что вызывает извержение, которое выталкивает большую часть жидкости вверх и из бутылки. Ли Марек и «Ученые-дети Марека» были первыми, кто публично продемонстрировал эксперимент на Позднем шоу с Дэвидом Леттерманом в 1999 году. Телевизионная демонстрация извержения Стива Спенглера в 2005 году стала популярны на YouTube, запустив цепочку из нескольких других вирусных видео экспериментов Diet Coke и Mentos. Эксперименты, проведенные на высотах от уровня ниже уровня моря в Долине Смерти до вершины Пайкс-Пик, показали, что реакция лучше работает на более высоких высотах.

Содержание
  • 1 История
  • 2 Причина
  • 3 См. Также
  • 4 Источники
История

В 1980-х годах Wint-O-Green Life Savers использовались для создания газированных гейзеров. Трубки с конфетами были нарезаны на устройство для очистки труб и опущены в безалкогольный напиток, чтобы создать гейзер. В конце 1990-х производитель Wintergreen Lifesavers увеличил размер монетных дворов, и они больше не помещались в горлышко бутылок с газировкой. Учителя естествознания обнаружили, что конфеты Mint Mentos имели такой же эффект, когда их бросали в бутылку с любым газированным безалкогольным напитком.

Ли Марек и «Ученые-дети Марека» провели эксперимент с диетической колой и Mentos на Late Show с Дэвидом Леттерманом в 1999 году. В марте 2002 года Стив Спэнглер, преподаватель естественных наук, провел демонстрацию на KUSA-TV, филиале NBC, в Денвере, Колорадо. Эксперимент с диетической колой и гейзером Mentos стал сенсацией в Интернете в сентябре 2005 года. Этот эксперимент стал предметом телешоу MythBusters в 2006 году. Спэнглер подписал лицензионное соглашение с Perfetti Van Melle, создатель Mentos после изобретения устройства, призванного упростить опускание Mentos в бутылку и произвести большой газовый гейзер. Amazing Toys, компания Spangler, производящая игрушки, выпустила игрушки Geyser Tube в феврале 2007 года. В октябре 2010 года на мероприятии, организованном Perfetti Van Melle в SM, был установлен мировой рекорд из 2865 гейзеров одновременно. Комплекс Mall of Asia, в Маниле, Филиппины. Этот рекорд был впоследствии побит в ноябре 2014 года на другом мероприятии, организованном Перфетти Ван Мелле и Чупа Чупс в Леоне, Гуанахуато, Мексика, где было 4334 источника Mentos и газировки. были взорваны одновременно.

Причина

Извержение вызвано физической реакцией, а не какой-либо химической реакцией. Добавление Mentos приводит к быстрому зародышеобразованию двуокиси углерода пузырьков газа , осаждающих из раствора:

CO 2 (водн.) ⟶ CO 2 ( ж) {\ Displaystyle {\ ce {CO2 (водный) ->CO2 (г)}}}{\displaystyle {\ce {CO2(aq) ->CO2 (г)}}}
СЭМ-изображение поверхности конфеты Mentos. СЭМ-изображение поверхности конфеты Mentos.

Преобразование растворенного диоксида углерода в газообразное углекислый газ образует в газировке быстро расширяющиеся пузырьки газа, которые выталкивают содержимое напитка из контейнера. Газы, как правило, более растворимы в жидкостях при повышенном давлении. Газированные газированные напитки содержат повышенный уровень углекислого газа ниже При открытии бутылки раствор становится перенасыщенным диоксидом углерода и давление сбрасывается. В этих условиях диоксид углерода начинает выпадать в осадок из раствора, образуя пузырьки газа.

активация энергия для зарождения пузырьков (образование пузырьков) зависит от того, где формируется пузырь. Он очень высок для пузырьков, которые образуются в самой жидкости (гомогенное зародышеобразование), и намного ниже, если рост пузырьков происходит внутри крошечных пузырьков, захваченных какой-либо другой поверхностью (гетерогенное зародышеобразование ). Зарождение и рост пузырьков в газированных напитках почти всегда происходит за счет гетерогенного зародышеобразования: диффузии углекислого газа в уже существующие пузырьки внутри напитка. Когда растворенный газ диффундирует в пузырьки, которые уже существуют в жидкости, это называется зародышеобразованием пузырьков IV типа. Когда давление сбрасывается в бутылке с газировкой при ее открытии, растворенный углекислый газ может попасть в любой крошечный пузырь, расположенный внутри напитка. Эти готовые пузырьки (которые являются центрами зародышеобразования) существуют в таких вещах, как крошечные волокна или несмачиваемые щели по бокам бутылки. Поскольку таких пузырьков обычно очень мало, процесс дегазации идет медленно. Конфеты Mentos содержат миллионы полостей размером примерно 2-7 мкм, которые остаются несмаченными при добавлении в газированные напитки. Из-за этого добавление конфет Mentos к газированному напитку дает огромное количество уже существующих пузырьков, в которые может улетучиться растворенный углекислый газ. Таким образом, добавление леденцов Mentos к газированному напитку приводит к появлению миллионов центров зародышеобразования в напитке, что позволяет проводить дегазацию, достаточно быструю для поддержки струи пены из бутылки.

Существующие ранее пузырьки обеспечивают возможность протекания реакции без образования пузырьков внутри самой жидкости (гомогенное зародышеобразование). Поскольку центры зародышеобразования типа IV (например, найденные на Mentos) позволяют реакции протекать с существенно более низкой энергией активации, конфеты Mentos могут соответствующим образом рассматриваться как катализатор процесса. В качестве другого примера, падение зерен соли или песка в раствор обеспечивает центры зародышеобразования типа IV, снижает энергию активации по сравнению с энергией гомогенного зародышеобразования и увеличивает скорость осаждения диоксида углерода.

Физическая реакция, вызывающая извержение, также вызывает химическую реакцию, которая немного увеличивает pH соды. Это связано с тем, что при растворении диоксида углерода в воде образуется угольная кислота :

H 2 O (l) + CO 2 (водн.) ↽ - - ⇀ H 2 CO 3 (водн.) {\ displaystyle {\ ce {H2O (l) + CO2 (вод.) <=>H2CO3 (вод.)}}}{\displaystyle {\ce {H2O(l) + CO2(aq) <=>H2CO3 (вод.)}}}

Потеря двуокиси углерода смещает указанное выше равновесие влево, удаляя углекислоту и повышение pH. Это физическая реакция (выход углекислого газа из раствора), а не потеря углекислоты, вызывает извержение.

Физические характеристики Mentos (шероховатость поверхности) приводят к резкому снижению энергии активации для образования пузырьков диоксида углерода, так что скорость зародышеобразования становится чрезвычайно высокой. Энергия активации высвобождения диоксида углерода из диетической кока-колы при добавлении Mentos составляет 25 кДж моль. Вспениванию способствует присутствие пищевых добавок. такие вещества, как бензоат калия, аспартам, сахара и ароматизаторы в Diet Coke, которые влияют на степень пенообразования воды. Утверждалось, что желатин и гуммиарабик в конфетах Mentos усиливают фонтан, но эксперименты показали, что эти леденцы не влияют на фонтан.

Реакция зародышеобразования может начаться с любой гетерогенной поверхности, например каменной соли, но Mentos работает лучше, чем большинство других. Тоня Коффи, физик из Аппалачского государственного университета, предположила, что аспартам в диетических напитках снижает поверхностное натяжение в воде и вызывает большая реакция, но этот кофеин не ускоряет процесс. Также было показано, что широкий спектр добавок к напиткам, таких как сахар, лимонная кислота и натуральные ароматизаторы, также может увеличить высоту фонтана. В некоторых случаях растворенные твердые вещества, увеличивающие поверхностное натяжение воды (например, сахар), также увеличивают высоту фонтана. Эти результаты показывают, что добавки служат для увеличения высоты гейзера не за счет уменьшения поверхностного натяжения, а за счет уменьшения слипания пузырьков. Уменьшение слипания пузырьков приводит к уменьшению размеров пузырьков и большей пенообразующей способности в воде. Таким образом, реакция гейзера будет работать даже при употреблении напитков с сахаром, но диета обычно используется как ради увеличения гейзера, так и для того, чтобы избежать необходимости убирать более липкие остатки, оставленные сахарной газировкой.

См. Также
Ссылки
На Викискладе есть материалы, связанные с Diet Coke и извержением Mentos.
Последняя правка сделана 2021-05-17 05:36:45
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте