Вопрос на засыпку: почему газировка «взрывается» после встряхивания?

Все мы хорошо с детства знаем, что если встряхнуть бутылку с газировкой перед ее открытием, мощный пенистый “фонтан” обеспечен. Казалось бы, в этом нет никакого секрета — после встряхивания давление в бутылке возрастает, в результате чего при открытии содержимое под давлением вырывается наружу. Однако есть один нюанс: бутылка с газировкой является закрытой системой. Это значит, что для увеличения давления в ней необходимо бутылку сдавить или что-нибудь в нее закачать.
Поэтому, если вы закрепите на крышке манометр, то обнаружите, что после встряхивание давление не возрастает. Но что происходит на самом деле?

Если сильно встряхнуть газировку и открыть крышку — фонтан пены обеспечен

Как делают газированные напитки

Шипение и приятное покалывание во рту, из-за которых мы так любим газированные напитки, создает растворенный в жидкости углекислый газ (CO2). Это тот самый газ, который мы с вами выдыхаем, и который, по мнению некоторых ученых, вызывает потепление климата.
Надо сказать своим появлением газировка обязана пиву, которое люди на протяжение тысяч лет ценили за тонкий, яркий вкус и неповторимые ощущения во рту. И всем этим пиво во многом обязано пузырькам. Однако в этом напитке углекислый газ возникает естественным способом благодаря пивным дрожжам.


Задолго до появления газировки люди заметили, что пузырьки придают пиву более тонкий и яркий вкус

В 1767, химик из Великобритании Джозеф Пристли, работавший обычным пивоваром, решил сделать такими же газированными как пиво и другие напитки. Он долго работал над своей идеей, и в конечном итоге создал аппарат, названный сатуратором. Такие аппараты используются для создания газировки по сей день.
Принцип сатуратора довольно прост — чтобы насытить напиток углекислым газом, то есть, чтобы газ растворялся в жидкости, CO2 подается в бутылку под давлением, которое гораздо выше атмосферного. Чтобы этот газ не выходил, бутылку плотно закрывают крышкой, обеспечивающей полную герметичность емкости. В результате даже обычная вода становится гораздо вкуснее. Правда, злоупотреблять газированной водой не стоит, так как это может привести к проблемам со здоровьем. И тем более нельзя часто пить сладкие газированные напитки, которые несут еще большую опасность для здоровья. Ярким тому примером является население Мексики, где люди пьют Coca-Cola вместо воды.

Почему при открытии газировки появляются пузырьки и она шипит

Газ, который находится в бутылке вне жидкости, и углекислый газ, растворенный в напитке, достигают химического равновесия. Этот термин означает, что скорость, с которой углекислый газ покидает жидкость, равна скорости, с которой этот же газ в ней растворяется. В момент открытия крышки, давление в бутылке падает, в результате чего нарушается химическое равновесие. По этой причине растворенный в жидкости углекислый газ (H₂CO₃) преобразуется обратно в CO₂, то есть покидает жидкость.


Чем больше площадь поверхности газировки, тем интенсивнее из нее выходит углекислый газ

По этой причине в жидкости возникают пузырьки, наполненные газом, которые выталкиваются в окружающее пространство. Этот процесс сопровождается характерным шипением и образованием пены. Причем, чем больше напиток склонен к пенообразованию, тем больше пены появляется его на поверхности.

Почему газировку нужно наливать по краю стакана, чтобы она не пенилась

Чтобы в стакане было меньше пены и больше самого напитка, его наливают аккуратно по стенке стакана. Причем безразлично какой это напиток — квас, пиво, шампанское (еще один газированный напиток, появившийся задолго до газировки) и т.д. Например, по этой причине бармены, когда наливают пиво, держат стакан под определенным углом. Но как это работает?



Газированные напитки нужно наливать по краю стакана, чтобы не возникало пены

Весь секрет состоит в том, что скорость выхода углекислого газа из жидкости зависит от площади ее поверхности значительно увеличивает площадь поверхности по сравнению с тем, когда вы медленно наливаете ее по стенкам.
По этой же причине, чем шире стакан или бокал, тем быстрее жидкость в нем становится негазированной. Поэтому бокалы, например, для шампанского делают узкими и высокими.



При взбалтывании газировки, давление внутри бутылки не увеличивается

Почему после встряхивания газировка “взрывается”?

После встряхивания бутылки с газировкой, из нее активно начинает выделяться углекислый газ, но с чем это связано? В момент встряхивания мы заставляем газ, который находится над жидкостью, активно с ней смешиваться. Однако, как уже было сказано выше, содержимое бутылки находится в состоянии химического равновесия. То есть жидкость не может растворить больше углекислого газа, чем в ней находится.
По этой причине лишний газ образует пузырьки по всей бутылке. Но что такое отдельно взятый пузырек в воде? Это дополнительная площадь поверхности воды. Так как таких пузырьков в жидкости возникает много, площадь ее поверхности сильно увеличивается. Каждый пузырек начинает расширяться, и площадь поверхности жидкости расширяется еще больше. В результате, когда мы открываем бутылку, пузырьки выталкивают жидкость из нее наружу.