¿Por qué la soda burbujea cuando se encuentra con el hielo?

Leí que la temperatura de la gaseosa le permite contener su CO 2 : más frío significa que puede retener mejor sus burbujas.

Entonces, ¿por qué la soda burbujea cuando se encuentra con el hielo?

En todo caso, debido a que el refresco se enfría, debería retener mejor su gas, como se indicó anteriormente. El hielo le quita energía a la soda, por lo que se congela. ¿El calentamiento, no la congelación, no fomentará la fuga del gas, o no es una cuestión de energía?

Creo que la causa principal es que cuando dejas caer los cubitos de hielo, empujan un poco de aire hacia el refresco. Las burbujas de CO2 estallan y el aire y el CO2 salen disparados del refresco casi de inmediato.
Dudo que sea algo estrictamente térmico, por las razones que citaste anteriormente. También dudo que sea una sugerencia de PPG, ya que he visto refrescos que repentinamente producen cantidades gigantescas de espuma con la adición de unos cuantos cubos de hielo pequeños (los cubos de hielo no arrastran tanto aire con ellos). Mi apuesta es algún tipo de fenómeno de nucleación, pero estoy seguro de que alguien publicará una respuesta definitiva.
Es claramente algo que ver con la nucleación. Una búsqueda en Google de nucleación y dióxido de carbono arroja una gran cantidad de información al respecto. Parece que la introducción de cualquier tipo de sólido con una superficie irregular en un refresco provocará la formación de burbujas debido a la nucleación. Sin embargo, parece que no puedo encontrar nada que explique por qué la nucleación en el hielo es más prominente que otros sólidos. . .

Respuestas (2)

Esta no es la respuesta definitiva que esperaba DumpsterDoofus, ya que no puedo señalar ninguna publicación científica; deben existir, pero un rápido Google no pudo encontrar nada de una revista acreditada, aunque hay muchos artículos de blog.

De todos modos, aunque en la soda la solución de dióxido de carbono está sobresaturada, existe una barrera energética para crear una burbuja. Esto se debe a que la energía liberada al formar una burbuja se escala con el volumen de la burbuja, pero la energía interfacial requerida para crear la interfaz gas-agua se escala con el área de la burbuja, por lo que el cambio de energía total se parece a:

Δ mi = − A r 3 + B r 2

dónde A y B son constantes y r es el radio de la burbuja. Por lo general, el cambio de energía se verá así:

Nucleación de burbujas

por lo tanto, crear una burbuja pequeña en realidad cuesta energía y crea una barrera que debe superar para que la burbuja crezca.

La barrera de energía se puede reducir si hay una semilla en la que se nucleará la burbuja. Si vierte refresco en un vaso y observa de dónde provienen las corrientes de burbujas, probablemente las burbujas provengan de algunos puntos en el interior del vaso. Aquí es donde los defectos en la superficie del vidrio aumentan la tasa de nucleación.

El vidrio es en realidad una superficie muy lisa incluso a escala atómica porque la superficie se recoce a medida que el vidrio se enfría, por lo que no tiene una alta densidad de defectos para proporcionar puntos de nucleación. Por el contrario, el hielo no es una superficie lisa. Tiene muchas grietas pequeñas en la superficie, y el estrés térmico de agregar hielo al agua (relativamente) caliente lo agrietará aún más. Todos estos defectos proporcionan muchos sitios para la nucleación y mejoran considerablemente la formación de burbujas.

Muchos otros materiales harán lo mismo. Supuestamente, el algodón sí lo hace (aunque nunca lo he probado), la sal sí, y la mayoría de las mentas espectaculares (¡google soda bomb para más detalles!).

Se puede ver que la temperatura no es el factor principal si el hielo se reemplaza con algo más, a temperatura ambiente. El azúcar tiene un efecto y el café instantáneo (polvo) agregado a la gaseosa tiene un gran efecto, puedes derramarlo fácilmente si no tienes cuidado. Supongo que los granos tienen una porosidad muy alta. Efecto similar si agrega azúcar o café al agua sobrecalentada en el horno de microondas.
@nasu Las partículas pequeñas funcionan muy bien porque tienen un área de superficie extremadamente alta. Muchos puntos para que reaccione, y el hecho de que probablemente no sean a base de agua probablemente los haga aún mejores en la nucleación. Por otro lado, hubo una "respuesta" interesante publicada anteriormente que parecía digna de comentario. Si primero derrite el cubo de hielo en agua tibia para que quede suave, se crean muchas menos burbujas. Esto refuerza aún más la respuesta.

La respuesta de John Rennie es bastante buena. Solo agregaré que la razón de la curva de energía son las diferentes fuerzas entre moléculas adyacentes. Y esto significa diferentes energías potenciales. H2O - H2O y CO2 - CO2 son energéticamente más favorables que H2O - CO2

CO2 - El CO2 se encuentra en el interior de una burbuja. La caída de energía es proporcional al número de moléculas, o r 3 .

H2O - CO2 se encuentra en la superficie de la burbuja. El costo de la energía es proporcional a r 2 .

Dejar caer una tercera sustancia en la soda puede ayudar a la nucleación si la tercera - CO2 es más favorable desde el punto de vista energético que el H2O - CO2. Parte de la costosa superficie de la burbuja se reemplaza por una superficie más económica. Una burbuja más pequeña supera la barrera de energía. El efecto se potencia si la burbuja se forma en una grieta.

No puedo explicar por qué el hielo ayuda a la nucleación, a menos que la estructura cristalina del hielo disminuya la energía en relación con el agua líquida.

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