Det här är inte en kopia till ” Varför fryser min flytande läsk när jag drog ut den ur kylskåp? ”. Min fråga är varför soda frös efter att den öppnades. Att öppna en burk eller en flaska verkar ha en större effekt än att bara slänga den.
Är det på grund av störningen som anges i föregående fråga? Är det relaterat till tryckminskningen? Beror det på utsläpp av en del koldioxid när det öppnades?
Svar
Det är ingen störning, vätskan kyls inte i det här fallet. Det är dock ungefär vid 0 grader.
Det är inte tryckfallet direkt, för du kan ge en överliggande uppskattning av hur mycket kylning tryckfallet gör direkt baserat på observationen att trycket inte är mer än några atmosfärer. Det betyder att utrymmet gasen i flaskan multipliceras med en faktor på, säg 10 (att ”är för stor) och (kT gånger) entropivinsten per atom är
$ kT \ Delt en S = kT-logg (10) $
och kT är 1/30 eV, så du får i bästa fall 1/10 eV per gasatom. Densiteten av gas ovanpå är 1/300 densiteten för vatten, och den maximala totala kylningen från att expandera den gasen är försumbar per vätskeatom. Det finns ingen signifikant kylning och uppvärmning vid komprimering av en vätska, eftersom det i princip inte görs något arbete i processen, så tryckfallet gör ingenting mot vätskan.
Men tryckfallet gör soda övermättad med avseende på dess upplösta CO 2 , och denna CO 2 övergaser från ett flytande tillstånd till ett gastillstånd, och detta är en enorm vinst i entropi. Genom att avgasa den upplösta CO 2 till bubblor får varje CO 2 -atom en 300-faldig ökning av tillgänglig volym att ströva omkring, och detta kan kyla vätskan med
$ kT-logg (300) \ ungefär {1 \ över 4} eV $
Så du får $ 0,25 eV $ per frigiven CO 2 -molekyl, vilket är bra till en vattenmolekyls bindningsenergi. Så varje utgaserad CO 2 fryser ordning 1 H 2 O, och detta fryser ett nätverk av vattenfilament runt de utgaserade bubblorna, vilket gör en slaps.
Kommentarer
- " Det finns ingen signifikant kylning och uppvärmning vid komprimering av en vätska, eftersom i princip inget arbete görs i processen " Jag förstår inte ' – det krävs säkert betydande arbete för att komprimera en vätska?
- En del av definitionen av en vätska är att den (för alla ändamål) är komprimerbar. Som ett resultat kan du applicera eller släppa ut tryck på en vätska och påverkar inte den, så inget arbete är gjort.
Svar
Farenheit kalibrerade sin termometer för att ha 0 grader saltvattens fryspunkt. Färskvatten fryser vid 32F. Vatten med saker upplösta i det fryser vid en lägre temperatur än vatten med mindre saker upplösta i det.
En annan hypotes om varför soda fryser efter öppning är att när du öppnar det några CO2-gaser och mindre CO2 upplöses i vattnet. Detta kommer att höja temperaturen vid vilken sodan fryser.
Det är möjligt att sodan kyldes till 27F och att fryspunkten för soda med mycket CO2 är 25F så att den förblir en vätska. När du öppnar den slipper tillräckligt med CO2 för att ändra fryspunkten till 30F och en del av läsket fryser.
Ett test skulle vara att se om sodan blir kallare eller varmare när den öppnas. I exemplet ovan skulle läsket värmas upp från 27F till 30F när det öppnades. Min gissning är att en läsk som fryser när den öppnas blir något varmare, men att en läsk som inte fryser när den öppnas blir svalare – så lite att jag tvivlar på att jag kunde mäta det.
Kommentarer
- Nollan i Fahrenheit-skalan är en blandning av is, vatten och ammoniumklorid i förhållandet 1: 1: 1, inte havsvatten.
Svar
det här är väldigt enkelt. när en gas tappar trycket svalnar den. när toppen tas bort från en kolsyrad dryck frigörs gas som expanderar kylningen av vätskan tillräckligt för att frysa. någon gång öppna ventilen på en scuba tank. luften som kommer ut kommer att vara kall, den expanderar. samma tank blir mycket varm när den fylls. det är därför de placeras i vattentankar under påfyllning.
Svar
Det beror på den ideala gaslagen, PV = nRT. Läsket är i jämvikt inne i den förseglade flaskan eller burken. Men när du öppnar den störs den jämvikten. Trycket minskar så att temperaturen också kommer att minska.