Диета Кокс и Mentos Извержение (также известный как кальцинированной гейзере ) представляет собой реакцию между газированных напитков диетическую колу и Mentos мятные , что вызывает напиток , чтобы быть исключен из его контейнера. Конфеты катализируют выделение газа из напитка, что вызывает извержение, которое выталкивает большую часть жидкости вверх и из бутылки. [1] [2] Ли Марек и «Ученые-дети Марека» были первыми, кто публично продемонстрировал эксперимент на Позднем шоу с Дэвидом Леттерманом в 1999 году. [3] Телевизионная демонстрация извержения Стива Спенглера в 2005 году стала популярной на телеканале « Позднее шоу» с Дэвидом Леттерманом.YouTube , [4] [5] [6] запускает цепочку из нескольких других вирусных видео экспериментов Diet Coke и Mentos. [7] [8] Эксперименты, проведенные на высотах от уровня ниже уровня моря в Долине Смерти до вершины Пайкс-Пик , показали, что реакция лучше работает на больших высотах. [9] [10]
История
В 1910-х годах Wint-O-Green Life Savers использовались для создания газированных гейзеров. Трубки с конфетами были нарезаны на устройство для чистки трубок и опущены в безалкогольный напиток, чтобы образовался гейзер . В конце 1990-х производитель Wintergreen Lifesavers увеличил размер монетных дворов, и они больше не помещались в горлышко бутылок с газировкой. Учителя естествознания обнаружили, что конфеты Mentos имеют такой же эффект, если бросить их в бутылку с любым газированным безалкогольным напитком. [1]
Ли Марек и «Ученые-дети Марека» провели эксперимент с диетической кока-колой и Mentos на позднем шоу с Дэвидом Леттерманом в 1999 году. [3] [11] [12] В марте 2002 года Стив Спэнглер , преподаватель естественных наук, провел демонстрацию на KUSA -TV, филиал NBC, в Денвере, Колорадо . [13] Эксперимент с диетической колой и гейзером Mentos стал сенсацией в Интернете в сентябре 2005 года. Этот эксперимент стал предметом телешоу « Разрушители мифов» в 2006 году. [12] [14] Спенглер подписал лицензионное соглашение с Перфетти Ван Мелле , создателем Mentos после изобретения устройства, призванного упростить опускание Mentos в бутылку и производство большого газированного гейзера. [15] Amazing Toys, компания по производству игрушек Spangler, выпустила игрушки Geyser Tube в феврале 2007 года. [16] В октябре 2010 года на мероприятии, организованном Perfetti Van Melle в торговом центре SM Mall of Asia, был установлен мировой рекорд Гиннеса - 2865 гейзеров одновременно. Комплекс в Маниле , Филиппины. [17] Этот рекорд был впоследствии побит в ноябре 2014 года на другом мероприятии, организованном Перфетти Ван Мелле и Чупа Чупс в Леоне, Гуанахуато , Мексика, где одновременно были запущены 4334 фонтана Mentos и газировки. [18]
Причина
Высыпание вызвано физической реакцией, а не какой-либо химической реакцией. Добавление Mentos приводит к быстрому нуклеации из диоксида углерода пузырьков газа осаждение из раствора: [2] [19] [20] [21]
Превращение растворенного диоксида углерода в газообразный диоксид углерода приводит к образованию в газировке быстро расширяющихся пузырьков газа, которые выталкивают содержимое напитка из контейнера. Как правило, газы лучше растворяются в жидкостях при повышенном давлении. Газированные напитки содержат повышенный уровень углекислого газа под давлением. Когда бутылка открывается, и давление сбрасывается, раствор становится перенасыщенным диоксидом углерода. В этих условиях диоксид углерода начинает выпадать в осадок из раствора, образуя пузырьки газа.
Энергия активации зарождения пузырей (образования пузырей) зависит от того, где они образуются. Он очень высок для пузырьков, которые образуются в самой жидкости (гомогенное зародышеобразование), и намного ниже, если рост пузырьков происходит внутри крошечных пузырьков, захваченных какой-либо другой поверхностью ( гетерогенное зародышеобразование ). Зарождение пузырьков и их рост в газированных напитках почти всегда происходит за счет гетерогенного зародышеобразования: диффузии углекислого газа в уже существующие пузырьки внутри напитка. [2] [10] [22] [23] Когда растворенный газ диффундирует в пузырьки, которые уже существуют в жидкости, это называется зарождением пузырьков IV типа. [10] Когда давление в бутылке с газировкой сбрасывается при ее открытии, растворенный углекислый газ может улетучиться в любой крошечный пузырь, расположенный внутри напитка. Эти готовые пузыри (которые являются центрами зародышеобразования) существуют в таких вещах, как крошечные волокна или несмачиваемые щели по бокам бутылки. [10] [22] [23] Поскольку таких пузырьков обычно очень мало, процесс дегазации идет медленно. Конфеты Mentos содержат миллионы полостей размером примерно 1-3 мкм [24] [10], которые остаются несмаченными при добавлении в газировку. Из-за этого добавление конфет Mentos к газированному напитку создает огромное количество уже существующих пузырьков, в которые может улетучиться растворенный углекислый газ. Таким образом, добавление леденцов Mentos в газированный напиток приводит к появлению миллионов центров зародышеобразования в напитке, что позволяет проводить дегазацию, достаточно быструю, чтобы поддерживать струю пены из бутылки. Хотя конфеты Mentos содержат миллионы полостей, вполне вероятно, что только около 100 000 полостей активно образуют пузырьки на любой отдельной конфете Mentos, помещенной в газированный напиток. [24]
Существующие ранее пузырьки обеспечивают возможность протекания реакции без образования пузырьков внутри самой жидкости (гомогенное зародышеобразование). Поскольку центры зародышеобразования типа IV (например, найденные на Mentos) позволяют реакции протекать с существенно более низкой энергией активации, конфеты Mentos можно рассматривать как катализатор процесса. [10] В качестве другого примера, падение крупинок соли или песка в раствор обеспечивает центры зародышеобразования типа IV, снижает энергию активации по сравнению с энергией гомогенного зародышеобразования и увеличивает скорость осаждения диоксида углерода.
Физическая реакция, которая вызывает извержение, также вызывает химическую реакцию, которая немного увеличивает pH соды. [21] Это связано с тем, что при растворении углекислого газа в воде образуется угольная кислота :
Потеря углекислого газа сдвигает указанное выше равновесие влево, удаляя угольную кислоту и повышая pH. Это физическая реакция (выход углекислого газа из раствора), а не потеря угольной кислоты, которая вызывает извержение.
Физические характеристики Mentos (шероховатость поверхности) резко снижают энергию активации образования пузырьков углекислого газа, так что скорость зародышеобразования становится чрезвычайно высокой. Энергия активации высвобождения диоксида углерода из диетической кока-колы при добавлении Mentos составляет 25 кДж моль -1 . [21] Вспениванию способствует присутствие в диетической кока-коле пищевых добавок, таких как бензоат калия , аспартам , сахара и ароматизаторы, [19] все из которых влияют на степень пенообразования воды. [19] [12] [14] [17] Было заявлено, что желатин и гуммиарабик в конфетах Mentos усиливают фонтан, [12] [14] [25], но эксперименты показали, что эти леденцы не влияют на фонтан. [2]
Реакция зародышеобразования может начаться с любой неоднородной поверхности, например каменной соли, но было обнаружено, что Mentos работает лучше, чем большинство других. [1] [14] [17] Тоня Коффи, физик из Аппалачского государственного университета , предположила, что аспартам в диетических напитках снижает поверхностное натяжение воды и вызывает более сильную реакцию, но кофеин не ускоряет этот процесс. Также было показано, что широкий спектр добавок к напиткам, таких как сахар, лимонная кислота и натуральные ароматизаторы, также может увеличить высоту фонтана. [19] В некоторых случаях растворенные твердые вещества, увеличивающие поверхностное натяжение воды (например, сахар), также увеличивают высоту фонтана. [19] Также было продемонстрировано, что добавление определенных концентраций алкоголя (который снижает поверхностное натяжение) к газированным напиткам уменьшает высоту фонтана. [24] Эти результаты показывают, что добавки служат для увеличения высоты гейзера не за счет уменьшения поверхностного натяжения, а за счет уменьшения слипания пузырьков. Уменьшение слипания пузырьков приводит к меньшему размеру пузырьков и большей пенообразующей способности воды. [26] [27] Таким образом, реакция гейзера будет работать даже при использовании напитков с сахаром, но диета обычно используется как для увеличения гейзера, так и для того, чтобы избежать необходимости убирать липкие остатки, оставленные сахарной газировкой. [20] [28]
Смотрите также
- Растворимость
- Зубная паста слона
- Черная змея (фейерверк)
- Углеродная змея
Рекомендации
- ^ a b c Спэнглер, Стив (2010). Голые яйца и летающий картофель . Издательство Greenleaf Book Group.
- ^ а б в г Kuntzleman, Thomas S .; Аннис, Изриэль; Андерсон, Хейзел; Кенни, Джошуа Б.; Доктор, Нинад (2020). «Кинетическое моделирование и влияние леденцов на газовый гейзер Candy-Cola: эксперименты для науки в начальной школе с помощью физической химии». Журнал химического образования . 97 : 283–288. DOI : 10.1021 / acs.jchemed.9b00796 .
- ^ а б Сюзанна Бейкер (23 мая 2014 г.). «Студенты из Нейпервилля - неотъемлемая часть классических телесериалов, но продолжится ли веселье? . Архивировано из оригинала на 2014-10-06 . Проверено 30 сентября 2014 .
- ^ Клейтон Нойман (20 апреля 2007 г.). «ВРЕМЯ 100 - Достойны ли они?» . Время . Проверено 22 июня 2014 .
- ^ Стив Спэнглер Наука (26 июня 2006 г.). "Orchestrated Chaos: дань Mentos Eepybird.com" . Архивировано из оригинала 27 июля 2014 года . Проверено 24 июля 2014 года .
- ^ SpanglerScienceTV (6 июня 2012 г.). «Оригинальный газовый гейзер Mentos Diet Coke» . YouTube . Проверено 24 июля 2014 года .
- ^ «Диетическая кока-кола и Mentos, на грани смерти» . YouTube . 239Media. 2 августа 2006 . Проверено 8 ноября 2014 года .
- ^ Страница About.com Chemistry с инструкциями
- ^ Делберт, Кэролайн (2020-04-03). «Наблюдайте, как ученые проводят эксперимент Mentos и диетической кока-колы на высоте 14 000 футов» . Популярная механика . Проверено 31 июля 2020 .
- ^ а б в г д е Kuntzleman, Thomas S .; Джонсон, Райан (27 февраля 2020 г.). «Исследование механизма зарождения пузырьков и влияния атмосферного давления на газовый гейзер Candy-Cola». Журнал химического образования . 97 (4): 980–985. DOI : 10.1021 / acs.jchemed.9b01177 . ISSN 0021-9584 .
- ^ Мишель Бова (19 февраля 2007 г.). «Как все работает: Mentos в диетической коле» . Тартан . Проверено 30 сентября 2014 .
- ^ а б в г Тоня Ши Коффи. «Diet Coke и Mentos: что на самом деле стоит за этой физической реакцией?» (PDF) . Проверено 30 сентября 2014 .[ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ "Оригинальное видео Mentos Geyser" . YouTube . Архивировано из оригинала на 7 мая 2013 года . Проверено 30 сентября 2014 .
- ^ а б в г «Разрушители мифов: диетическая кола и Mentos MiniMyth» . Канал открытия . Архивировано из оригинала на 2012-05-02.
- ^ Эл Льюис (2007-11-07). «Ментос-содовая смесь мяты для ученых» . Архивировано из оригинала 3 марта 2007 года . Проверено 30 сентября 2014 .
- ^ Грег Сандовал (13 февраля 2007 г.). «Играя с диетической колой и экспериментом Mentos» . cnet . Проверено 30 сентября 2014 .
- ^ а б в Дэвен Хиски (16 ноября 2012 г.). "Почему Mentos и диетическая кока-кола реагируют?" . Сегодня узнал . Проверено 30 сентября 2014 .
- ^ «Большинство фонтанов Mentos и содовой» . Книга рекордов Гиннеса . Проверено 5 февраля 2015 .
- ^ a b c d e Новые демонстрации и новые идеи о механизме газированного гейзера Candy-Cola Томас С. Кунцлеман, Лаура С. Давенпорт, Виктория И. Котран, Джейкоб Т. Кунцлеман и Дин Дж. Кэмпбелл Журнал химического образования Статья как можно скорее doi : 10.1021 / acs.jchemed.6b00862
- ^ а б Мьюир, Хейзел (12 июня 2008 г.). «Объяснение науки о взрывах Mentos-Diet Coke» . Новый ученый . Проверено 20 сентября 2009 .
- ^ а б в Симс, Тревор П. Т.; Кунцлеман, Томас С. (11.10.2016). "Кинетические исследования гейзера Candy-Cola Soda". Журнал химического образования . 93 (10): 1809–1813. Bibcode : 2016JChEd..93.1809S . DOI : 10.1021 / acs.jchemed.6b00263 . ISSN 0021-9584 .
- ^ а б Джонс, Сан-Франциско; Эванс, GM; Галвин, КП (28 февраля 1999 г.). «Зарождение пузырьков из газовых полостей - обзор» . Достижения в коллоидной и интерфейсной науке . 80 (1): 27–50. DOI : 10.1016 / S0001-8686 (98) 00074-8 . ISSN 0001-8686 .
- ^ а б Лигер-Белэр, Жерар (20 марта 2014 г.). «Сколько пузырей в твоем стакане с пузырьками?». Журнал физической химии B . 118 (11): 3156–3163. DOI : 10.1021 / jp500295e . ISSN 1520-6106 . PMID 24571670 .
- ^ а б в Kuntzleman, Thomas S .; Кунцлеман, Джейкоб Т. «Этанол как зонд для механизма зарождения пузырьков в эксперименте с диетической кока-колой и Mentos» . Молекулы . 26 (6): 1691. DOI : 10.3390 / modules26061691 .
- ^ «Разрушители мифов (сезон 2006 г.)» , Википедия , 25 февраля 2020 г. , получено 07 марта 2020 г.
- ^ Кацир, Яэль; Гольдштейн, Гал; Мармур, Авраам (01.05.2015). «Пузырите волну или откажитесь от пузыря: почему волны морской воды пены, а волны пресной воды нет?». Коллоиды и интерфейс науки связи . 6 : 9–12. DOI : 10.1016 / j.colcom.2015.10.002 .
- ^ Крейг, VSJ; Ninham, BW; Пэшли, RM (1993-07-22). «Влияние электролитов на слияние пузырьков». Природа . 364 (6435): 317–319. Bibcode : 1993Natur.364..317C . DOI : 10.1038 / 364317a0 . S2CID 4345501 .
- ^ Коффи, Тоня Ши (июнь 2008 г.). «Diet Coke и Mentos: что на самом деле стоит за этой физической реакцией?». Американский журнал физики . 76 (6): 551–557. Bibcode : 2008AmJPh..76..551C . DOI : 10.1119 / 1.2888546 .