Dies ist kein Duplikat zu „ Warum ist mein flüssiges Soda gefroren, als ich es aus dem herausgezogen habe Kühlschrank? „. Meine Frage ist, warum Soda nach dem Öffnen gefroren ist. Das Öffnen einer Dose oder Flasche scheint eine größere Wirkung zu haben, als nur zu drängeln.
Liegt es an der Störung, die in angegeben ist Die vorherige Frage: Hängt es mit dem Druckabfall zusammen? Liegt es an der Freisetzung von etwas CO2 beim Öffnen?
Antwort
Es ist keine Störung, die Flüssigkeit ist in diesem Fall nicht unterkühlt. Es ist jedoch ungefähr bei 0 Grad richtig.
Es ist nicht der Druckabfall direkt, weil Sie können Geben Sie eine Obergrenze für die direkte Abkühlung des Druckabfalls an, basierend auf der Beobachtung, dass der Druck nicht mehr als einige Atmosphären beträgt. Dies bedeutet, dass der Raum, in dem sich das Gas in der Flasche befindet, mit einem Faktor von beispielsweise 10 multipliziert wird „s zu groß) und (kT-mal) der Entropiegewinn pro Atom ist
$ kT \ Delt a S = kT log (10) $
und kT ist 1/30 eV, so dass Sie bestenfalls 1/10 eV pro Gasatom erhalten. Die Dichte des Gases oben beträgt 1/300 der Dichte des Wassers, und die maximale Gesamtkühlung durch Ausdehnung dieses Gases ist pro Atom Flüssigkeit vernachlässigbar. Es gibt keine signifikante Abkühlung und Erwärmung beim Komprimieren einer Flüssigkeit, da im Wesentlichen keine Arbeit in dem Prozess ausgeführt wird, so dass der Druckabfall nichts mit der Flüssigkeit tut.
Aber der Druckabfall macht das Soda in Bezug auf übersättigt sein gelöstes CO 2 und dieses CO 2 entgast von einem flüssigen in einen gasförmigen Zustand, und dies ist ein enormer Gewinn an Entropie. Durch Ausgasen des gelösten CO 2 in Blasen erhält jedes CO 2 -Atom eine 300-fache Zunahme des verfügbaren Volumens zum Durchstreifen, und dies kann die Flüssigkeit durch
abkühlen
$ kT log (300) \ ca. {1 \ über 4} eV $
Sie erhalten also $ .25 eV $ pro freigesetztem CO 2 -Molekül, was vergleichbar ist an die Bindungsenergie eines Wassermoleküls. Jedes gefrorene CO 2 gefriert also in der Größenordnung von 1 H 2 O, und dies friert ein Netzwerk von Wasserfilamenten um die entgasten Blasen ein, wodurch ein Matsch entsteht.
Kommentare
- " Beim Komprimieren einer Flüssigkeit erfolgt keine signifikante Kühlung und Erwärmung, da im Wesentlichen keine Arbeit im Prozess ausgeführt wird " Ich ' verstehe dieses Bit nicht – es erfordert sicherlich erhebliche Arbeit, um eine Flüssigkeit zu komprimieren?
- Teil von Die Definition einer Flüssigkeit ist, dass sie (in jeder Hinsicht) inkompressibel ist. Infolgedessen können Sie Druck auf eine Flüssigkeit ausüben oder ablassen und haben keinen Einfluss darauf, sodass keine Arbeit geleistet wird.
Antwort
Farenheit kalibrierte sein Thermometer so, dass 0 Grad der Gefrierpunkt von Salzwasser sind. Frisches Wasser gefriert bei 32F. Wasser mit darin gelöstem Material gefriert bei einer niedrigeren Temperatur als Wasser mit weniger darin gelöstem Material.
Eine andere Hypothese, warum Soda nach dem Öffnen gefriert, ist, dass beim Öffnen einige CO2-Ausgase und weniger CO2 darin gelöst werden das Wasser. Dies erhöht die Temperatur, bei der das Soda gefriert.
Es ist möglich, dass das Soda auf 27 ° F abgekühlt wurde und dass der Gefrierpunkt von Soda mit viel CO2 25 ° F beträgt, sodass es flüssig bleibt. Wenn Sie es öffnen, entweicht genug CO2, um den Gefrierpunkt auf 30 ° F zu ändern, und ein Teil des Sodas gefriert.
Ein Test besteht darin, festzustellen, ob das Soda beim Öffnen kälter oder wärmer wird. Im obigen Beispiel würde sich das Soda beim Öffnen von 27F auf 30F erwärmen. Ich vermute, dass ein Soda, das beim Öffnen gefriert, etwas wärmer wird, aber dass ein Soda, das beim Öffnen nicht gefriert, etwas kühler wird – so leicht, dass ich bezweifle, dass ich es messen kann.
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- Die Null der Fahrenheit-Skala ist eine Mischung aus Eis, Wasser und Ammoniumchlorid im Verhältnis 1: 1: 1, nicht Meerwasser.
Antwort
Dies ist sehr einfach. Wenn ein Gas Druck verliert, kühlt es ab. Wenn der Deckel von einem kohlensäurehaltigen Trinkgas entfernt wird, wird Gas freigesetzt, das die Flüssigkeit so weit abkühlt, dass sie gefriert. Öffnen Sie einige Zeit das Ventil an einer Tauchflasche. Die Luft, die herauskommt, wird kalt sein, sie dehnt sich aus. Der gleiche Tank wird beim Befüllen sehr heiß. Deshalb werden sie beim Befüllen in Wassertanks gegeben.
Antwort
Dies liegt am idealen Gasgesetz, PV = nRT. Das Soda befindet sich in der verschlossenen Flasche oder Dose im Gleichgewicht. Aber wenn Sie es öffnen, ist dieses Gleichgewicht gestört. Der Druck wird verringert, so dass auch die Temperatur abnimmt.