敲击苏打水的顶部会影响其含量吗?

时间:2021-01-04 08:59:29   作者:
二氧化碳被用来加压和“碳酸盐”水。碳酸和二氧化碳的平衡就是这个平衡,而且是向气体倾斜的。任何修改平衡点以有利于二氧化碳的技术,和/或加速反应动力学,将有助于从溶液中除去二氧化碳。

当碳酸/碳酸盐阴离子解离,不再溶于溶液时,苏打尝起来是扁平的。碳酸离子HCO3是一种弱酸,酸味和气泡的口感有助于人们对苏打的感知。碱性越强,H2CO3/ HCO3-越少,气泡越少。你可以看到,在血液pH值下,碳酸氢盐占主导地位。苏打水至少要有一点酸才能起泡。试一试!向碳酸氢盐溶液中加入酸。

敲击苏打水的顶部会影响其含量吗

现在,另一个问题可能是,如果瓶子是完全密封的,为什么汽水在打开后会变瘪?“顶部空间”是一个技术术语,指液体上方的空气袋或其他气体。任何压力都有一个平衡点,而液体表面是气体与溶解的碳酸进行交换的唯一地方。在大气压力和温度下,朝向CO2的方向比朝向H2CO3的方向快1000倍,但在另一个封闭的系统中,随着二氧化碳分压的升高,就会达到平衡。然而,如果H2CO3的总浓度低于某一点,你就尝不出它的味道了(二氧化碳是“无味的”)。如果顶空的气体不是二氧化碳,那么需要更多的溶解二氧化碳作为气体冒出来,才能将压力提高到平衡点——顶空的非二氧化碳越多,汽水就能变得越平坦。

那么为什么摇晃很重要呢?正在形成的气泡的瞬时表面积或多或少是完全加压的纯二氧化碳,随着时间的推移,随着气泡的表面积缩小和消失,随着顶空的总表面积最小化,气泡会被赶回溶液中。这些气泡可能是微观的,不断地形成和坍塌——但你可以用理想气体定律来确定气泡中二氧化碳分子的大小和数量。苏打水被加压到大气压力的几倍,这意味着同样数量的分子体积减小。打开时,这些微小的气泡会因压力的变化而膨胀,如果它们在液体水平以下膨胀,体积变化会相当大。假设顶空微气泡均匀分布,可以计算理论瞬时最大体积膨胀。

打开一个塑料瓶的苏打水,重新密封,摇一摇。(注:可加入适量洗洁精/肥皂,以增加泡沫的持久性。)当你第一次合上瓶子时,你仍然会看到微小的气泡正在形成,但是一旦你摇动瓶子,就会有更多的表面积,瓶子很快就会重新加压。你可以用理想气体定律计算每次震动时顶空的损失。摇晃一个大气压下密封的汽水瓶,本质上和完全加压的摇晃然后打开的实验是一样的,相反——气体交换到平衡状态。事实上,如果你在重新密封之前向瓶子中放入少量干冰,你就可以计算出增加干冰的重量,以使瓶顶空间再加压到2-3个大气压(每个开口),而“不”开口和闭合的量将对平衡点产生影响。我已经广泛地使用这种方法来进行小规模的碳酸化,并且非常容易重复。尝试碳酸饮料——果冻效果很好。

最后,关于敲击的效果。因为在平衡状态下,没有质量从封闭系统中增加或减少,所以不会对内容物产生影响。你可以传递热能,如果里面的东西变质了,可能会加速反应,但是通过敲碎所传递的振动能量是微乎其微的。

封闭容器是一个达到平衡的密封系统。唯一需要修改的变量是压强(体积)和温度。你可以压碎或压凹罐子,但这将增加平衡压力,迫使更多的顶空进入溶液,它也可能增加打开罐子时的压差。虽然它可能有足够的能量来粉碎顶空的微气泡,但我怀疑。

你也可以冷却罐头,这可能会降低反应速率或改变平衡。气体的溶解度随温度的升高而下降。

吉姆·戈登可能想要尝试控制温度的实验来绘制泡沫的数量和摇晃后的时间。我可以想象,在任何情况下,这都不会有太大影响——正如他所描述的,在相同的压力和温度下,立即轻敲泡沫,与类似的(几乎瞬时的)等待时间相比,不会对泡沫的形成产生影响。

在最好的情况下,轻拍能让你在等待平衡的时候在精神上有事可做,减少感知的时间。
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