加入曼妥思後:「沸騰可樂」現象在高海拔山頂更加戲劇化

可樂加曼妥思成為一個展示化學和物理原理的絕佳實驗。

在基本層面上,背後的解釋相當簡單:二氧化碳在壓力下溶解到可樂中。當你打開瓶蓋時,會改變壓力,讓一些氣體從溶液中溢出,並根據古老的氣體定律溶解到大氣中。

隨著空氣進入(如搖晃瓶子),更多液體暴露在空氣中,會排出更多的氣體;曼妥思糖果只是以一種戲劇化的方式加速了這個過程。

早期的研究表明,糖果殼中的小坑為微小的氣泡提供了完美的安身之處。因此,當其中一顆沉入飲料中時,其表面為瓶子深處溶解的二氧化碳提供了大量的空氣,使其迅速進入並充滿瓶子。

直到現在,這些微小的成核氣泡的確切大小只能根據糖果紋理殼的顯微鏡影像進行估計。

這不是一個微不足道的問題。為了讓二氧化碳離開溶液,每個氣泡都要提供適當數量的表面積,以供大量氣體流動。

從理論上講,它們需要的直徑需大於一微米,但更大的氣泡也會佔用更多的空間,從而減少成核位置的數量,並可能影響整體流速。

由於沒有簡單的方法來直觀地捕捉這個時刻,因此解決這一問題需要巧妙地使用物理學中的關鍵關係,這意味著將數字放入諸如壓強和體積之類的變數中。

斯普林阿伯大學化學家(自稱曼妥思和可樂的狂熱粉絲)Thomas Kuntzleman注意到,在高海拔地區進行這個實驗時,反應要更戲劇化。

早在2018年,Kuntzleman獲得了一個他夢寐以求的父親節禮物。他得到了家人的認可,進行一次全國公路旅行,這使得他可以在世界各地進行實驗。

科學家居然在山頂做起了「沸騰可樂」的實驗

Kuntzleman說道:「為此,我們在美國的許多地方進行了實驗,海拔範圍從死亡谷的海平面以下到派克峰山頂的14000英尺(4300米)以上。我們玩的非常盡興。」

與此同時,他纏著他的朋友——科學老師Ryan Johnson在科羅拉州的一座山的山坡上進行了實驗。

他們發現,單靠氣壓無法解釋他們的觀察結果,還存在一些有助於產生泡沫的更細微的變數。

Kuntzleman和Johnson將氣壓變化的數據和脫氣損失的品質測量數據相結合,在不同糖果之間相比較,很快就理解了為何曼妥思是此類實驗的首選。

他們方程表明,這些成核位點的直徑在2至7微米之間,這個尺寸在糖果表面的氣泡大小和成核位密度之間提供了相當好的折中。

他們的結論也相對接近於糖果外殼凹坑的顯微照片,建立在現有模型的基礎上。

毫無疑問,這結果對於曼妥思的營銷團隊來說是一個好消息,他們未來的口號應該有著落了。但真正的贏家將是教師們,他們正在尋找數據來培訓他們未來的化學家和物理學家們。

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