Dette er ikke et duplikat til « Hvorfor fryset den flytende brusen min en gang jeg trakk den ut av kjøleskap? «. Spørsmålet mitt er hvorfor brus frøs etter at den ble åpnet. Å åpne en boks eller flaske ser ut til å ha en større effekt enn bare å støte den.
Er det på grunn av forstyrrelsen som er nevnt i det forrige spørsmålet? Er det relatert til trykkfallet? Er det på grunn av utslipp av noe CO2 da det ble åpnet?
Svar
Det er ikke en forstyrrelse. Væsken er ikke superkjølt i dette tilfellet. Det er omtrent 0 grader, skjønt.
Det er ikke trykkfallet direkte, fordi du kan gi et estimat for øvre grense for hvor mye avkjøling trykkfallet gjør direkte basert på observasjonen om at trykket ikke er mer enn noen få atmosfærer. Det betyr at rommet gassen i flasken multipliseres med en faktor på, si 10 (at «er for stor), og (kT ganger) entropivinsten per atom er
$ kT \ Delt a S = kT log (10) $
og kT er 1/30 eV, så du får i beste fall 1/10 eV per gassatom. Tettheten av gass på toppen er 1/300 tettheten av vann, og den maksimale totale kjøling fra utvidelse av gassen er ubetydelig per væskeatom. Det er ingen signifikant avkjøling og oppvarming ved komprimering av en væske, siden det i det vesentlige ikke gjøres noe arbeid i prosessen, så trykkfallet gjør ingenting med væsken.
Men trykkfallet gjør at soda blir overmettet mht. dens oppløste CO 2 , og denne CO 2 utgasser fra en flytende tilstand til en gasstilstand, og dette er en enorm gevinst i entropi. Ved å utgasse det oppløste CO 2 i bobler, får hvert CO 2 -atom 300 ganger en økning av tilgjengelig volum for å streife rundt, og dette kan avkjøle væsken med
$ kT-logg (300) \ ca {1 \ over 4} eV $
Så du får $ 0,25 eV $ per frigitt CO 2 -molekyl, noe som er passende til bindingsenergien til et vannmolekyl. Så hver utgasset CO 2 fryser rekkefølge 1 H 2 O, og dette fryser et nettverk av filamenter av vann rundt de utgassede boblene, noe som gir en slaps.
Kommentarer
- " Det er ingen signifikant kjøling og oppvarming i komprimering av en væske, siden det i det vesentlige ikke gjøres noe arbeid i prosessen " Jeg forstår ikke ' Jeg forstår ikke denne biten – sikkert det kreves betydelig arbeid for å komprimere en væske?
- Del av definisjonen av en væske er at den er (for alle formål) ukomprimerbar. Som et resultat kan du bruke eller frigjøre et væske og ikke påvirke det, så det er ikke gjort noe arbeid.
Svar
Farenheit kalibrerte termometeret sitt slik at det var 0 grader frysepunktet for saltvann. Ferskvann fryser ved 32F. Vann med ting oppløst i det fryser ved en lavere temperatur enn vann med mindre ting oppløst i seg.
En annen hypotese for hvorfor brus fryser etter åpning, er at når du åpner det, blir det noen CO2-utgasser og mindre CO2 oppløst i vannet. Dette vil øke temperaturen der brusen fryser.
Det er mulig at brusen ble avkjølt til 27F, og at frysepunktet for brus med mye CO2 er 25F slik at det forblir en væske. Når du åpner den, slipper nok CO2 ut til å endre frysepunktet til 30F, og noe av brusen fryser.
En test vil være å se om brusen blir kaldere eller varmere når den åpnes. I eksemplet ovenfor vil brusen varme seg fra 27F til 30F når den åpnes. Min gjetning er at at en brus som fryser når den åpnes blir litt varmere, men at en brus som ikke fryser når den åpnes, blir litt kjøligere – så litt at jeg tviler på at jeg kunne måle den.
Kommentarer
- Nullet til Fahrenheit-skalaen er en blanding av is, vann og ammoniumklorid i forholdet 1: 1: 1, ikke sjøvann.
Svar
dette er veldig enkelt. når en gass mister trykket, avkjøles det. når toppen fjernes fra en kullsyreholdig drikk frigjøres gass som utvider kjøling av væsken nok til å fryse. noen gang åpne ventilen på en dykketank. luften som kommer ut vil være kald, den utvider seg. den samme tanken blir veldig varm når den fylles. det er derfor de plasseres i vanntanker under fylling.
Svar
Det er på grunn av den ideelle gassloven, PV = nRT. Brusen er i likevekt inne i den forseglede flasken eller boksen. Men når du åpner den, forstyrres den likevekten. Trykket reduseres slik at temperaturen også vil synke.