Dette er ikke et duplikat til “ Hvorfor frøs min flydende sodavand, når jeg trak den ud af køleskab? “. Mit spørgsmål er, hvorfor sodavand frøs, efter at det blev åbnet. Åbning af en dåse eller flaske ser ud til at have en større effekt end bare at skubbe den.
Er det på grund af den forstyrrelse, der er angivet i det forrige spørgsmål? Er det relateret til trykfaldet? Er det på grund af frigivelse af noget CO2, da det blev åbnet?
Svar
Det er ikke en forstyrrelse, væsken er ikke underkølet i dette tilfælde. Det er dog lige ved 0 grader.
Det er ikke trykfaldet direkte, fordi du kan give et skøn over den øvre grænse for, hvor meget afkøling trykfaldet gør direkte baseret på observationen om, at trykket ikke er mere end et par atmosfærer. Det betyder, at rummet, gassen i flasken bliver ganget med en faktor på, siger 10 (at “er for stor) og (kT gange) entropiforøgelsen pr. atom er
$ kT \ Delt a S = kT log (10) $
og kT er 1/30 eV, så du får i bedste fald 1/10 eV pr. gasatom. Densiteten af gas på toppen er 1/300 densiteten af vand, og den maksimale samlede afkøling fra ekspansion af denne gas er ubetydelig pr. Væskeatom. Der er ingen signifikant afkøling og opvarmning ved komprimering af en væske, da der i det væsentlige ikke udføres noget arbejde i processen, så trykfaldet gør væsken ikke noget.
Men trykfaldet gør sodavand overmættet mht. dens opløste CO 2 , og denne CO 2 udgasser fra en flydende tilstand til en gastilstand, og dette er en enorm gevinst i entropi. Ved at udgasse det opløste CO 2 til bobler, får hvert CO 2 -atom en 300 gange forøgelse af det disponible volumen til at strejfe rundt, og dette kan afkøle væsken med
$ kT log (300) \ approx {1 \ over 4} eV $
Så du får $ 0,25 eV $ pr. frigivet CO 2 molekyle, hvilket er behageligt til bindingsenergien i et vandmolekyle. Så hver udgasset CO 2 fryser rækkefølge 1 H 2 O, og dette fryser et netværk af filamenter af vand omkring de udgassede bobler og skaber en slush.
Kommentarer
- " Der er ingen signifikant afkøling og opvarmning ved komprimering af en væske, da der stort set ikke gøres noget arbejde i processen " Jeg forstår ikke ' t forstå denne bit – det kræver helt sikkert et stort arbejde at komprimere en væske?
- En del af definitionen af en væske er, at den er (til alle formål) ukomprimerbar. Som et resultat kan du anvende eller frigive tryk på en væske og vil ikke påvirke den, så der er ikke gjort noget arbejde.
Svar
Farenheit kalibrerede sit termometer til at have 0 grader saltvands frysepunkt. Ferskvand fryser ved 32F. Vand med ting, der er opløst i det, fryser ved en lavere temperatur end vand med mindre ting, der er opløst i det.
En anden hypotese om, at soda fryser efter åbning, er at når du åbner det, er der nogle CO2-udgasser og mindre CO2 opløst i vandet. Dette hæver temperaturen, hvor sodavand fryser.
Det er muligt, at sodavand blev afkølet til 27F, og at frysepunktet for sodavand med masser af CO2 er 25F, så det forbliver en væske. Når du åbner den, slipper nok CO2 ud for at ændre frysepunktet til 30F, og noget af sodavand fryser.
En test ville være at se, om sodavandet bliver koldere eller varmere, når det åbnes. I eksemplet ovenfor opvarmes sodavand fra 27F til 30F, når den åbnes. Mit gæt er, at en sodavand, der fryser, når den åbnes, bliver lidt varmere, men at en sodavand, der ikke fryser, når den åbnes, bliver lidt køligere – så lidt, at jeg tvivler på, at jeg kunne måle det.
Kommentarer
- Fahrenheit-skalaens nul er en blanding af is, vand og ammoniumchlorid i forholdet 1: 1: 1, ikke havvand.
Svar
dette er meget simpelt. når en gas mister trykket, afkøles det. når toppen fjernes fra en kulsyreholdig drik frigives gas, som udvider afkøling af væsken nok til at fryse. et stykke tid åbner du ventilen på en scuba-tank. luften, der kommer ud, vil være kold, den ekspanderer. den samme tank bliver meget varm, når den fyldes. det er derfor, de placeres i vandtanke under påfyldning.
Svar
Det er på grund af den ideelle gaslov, PV = nRT. Sodavand er i ligevægt inde i den forseglede flaske eller dåse. Men når du åbner den, forstyrres denne ligevægt. Trykket sænkes, så temperaturen også falder.