Esto no es un duplicado de « ¿Por qué mi refresco líquido se congeló una vez que lo saqué del nevera? «. Mi pregunta es por qué la soda se congeló después de que se abrió. Abrir una lata o botella parece tener un efecto mayor que simplemente empujarla.
¿Se debe a la alteración que se observa en ¿La pregunta anterior? ¿Está relacionado con la disminución de presión? ¿Es por la liberación de algo de CO2 cuando se abrió?
Respuesta
No es una perturbación, el líquido no está sobreenfriado en este caso. Sin embargo, está a unos 0 grados.
No es la caída de presión directamente, porque puede dar una estimación del límite superior de la cantidad de enfriamiento que produce directamente la caída de presión basándose en la observación de que la presión no es más que unas pocas atmósferas. Eso significa que el espacio en el que el gas en la botella se multiplica por un factor de, digamos 10 (que «s demasiado grande) y (kT veces) la ganancia de entropía por átomo es
$ kT \ Delt a S = kT log (10) $
y kT es 1/30 eV, por lo que obtiene como máximo 1/10 eV por átomo de gas. La densidad del gas en la parte superior es 1/300 de la densidad del agua, y el enfriamiento total máximo por expandir ese gas es insignificante por átomo de líquido. No hay enfriamiento y calentamiento significativos al comprimir un líquido, ya que esencialmente no se realiza ningún trabajo en el proceso, por lo que la caída de presión no afecta al líquido.
Pero la caída de presión hace que la soda se sobresatura con respecto a su CO 2 disuelto, y este CO 2 se desgasifica de un estado líquido a un estado gaseoso, y esto es una gran ganancia de entropía. Al desgasificar el CO 2 disuelto en burbujas, cada átomo de CO 2 obtiene un aumento de 300 veces el volumen disponible para moverse, y esto puede enfriar el líquido al
$ kT log (300) \ approx {1 \ over 4} eV $
De modo que obtiene $ .25 eV $ por molécula de CO 2 liberada, que es comparable a la energía de enlace de una molécula de agua. Entonces, cada CO 2 desgasificado congela el orden 1 H 2 O, y esto congela una red de filamentos de agua alrededor de las burbujas desgastadas, formando un aguanieve.
Comentarios
- " No hay enfriamiento ni calentamiento significativos al comprimir un líquido, ya que esencialmente no se realiza ningún trabajo en el proceso " No ' no entiendo este bit. Seguramente se necesita mucho trabajo para comprimir un líquido.
- Parte de la definición de líquido es que es (para todos los efectos) incompresible. Como resultado, puede aplicar o liberar presión a un líquido y no lo afectará, por lo que no se realiza ningún trabajo.
Respuesta
Farenheit calibró su termómetro para que 0 grados fuera el punto de congelación del agua salada. El agua dulce se congela a 32 ° F. El agua con cosas disueltas se congela a una temperatura más baja que el agua con menos cosas disueltas en ella.
Otra hipótesis de por qué la soda se congela después de abrirla es que cuando la abres se desprende algo de CO2 y se disuelve menos CO2. el agua. Esto aumentará la temperatura a la que se congela el refresco.
Es posible que el refresco se haya enfriado a 27 ° F, y que el punto de congelación del refresco con mucho CO2 sea de 25 ° F, por lo que permanece líquido. Cuando lo abre, se escapa suficiente CO2 para cambiar el punto de congelación a 30 ° F y parte del refresco se congela.
Una prueba sería para ver si el refresco se enfría o se calienta cuando se abre. En el ejemplo anterior, el refresco se calentaría de 27 ° F a 30 ° F cuando se abre. Supongo que un refresco que se congela cuando se abre se calentará un poco, pero que un refresco que no se congela cuando se abre se enfriará un poco, tan ligeramente que dudo que pueda medirlo.
Comentarios
- El cero de la escala Fahrenheit es una mezcla de hielo, agua y cloruro de amonio en una proporción de 1: 1: 1, no agua de mar.
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esto es muy simple. cuando un gas pierde presión, se enfría. cuando se quita la parte superior de una bebida carbonatada, se libera gas que se expande enfriando el líquido lo suficiente como para congelarse. algún tiempo abra la válvula en un tanque de buceo. el aire que sale será frío, se está expandiendo. el mismo tanque se calentará mucho mientras se llena. por eso se colocan en tanques de agua durante el llenado.
Respuesta
Es debido a la Ley de los gases ideales, PV = nRT. La soda está en equilibrio dentro de la botella o lata sellada. Pero cuando lo abres, ese equilibrio se altera. La presión disminuye, por lo que la temperatura también disminuirá.