שאלה מרעננת

[Beigelman]

שאלה מרעננת

שלום לכולם! יש למישהו מושג למה כשאכה בקבוק קולה, או כל מיכל משקה תוסס אחר, הגזים יוצאים/משתוללים?

 

[bambipoop]

סקרנת אותי

סקרנת אותי בנושא משקאות מוגזים אז קראתי על זה קצת בויקיפדיה ואני אנסה לסכם את מה שהבנתי בפשטות. משקה מוגז זה תמיסה (ערבוב נוזל עם משהו אחר) עם פחמן דו חמצני, לכל נוזל יש כמות מסוימת של חומר שהוא יכול להכיל ולהשתלב עמו, לדוגמא נקח כוס מים ונמזוג לה כפית סירוף והמים "יספגו" יתחברו עם הסירופ ויהיו תמיסה, אם נמזוג כוס סירוף חלק מהסירוף יתחבר עם המים וחלק פשוט יישקע לקרקעית, מצב זה נקרא רווית ייתר וסליחה על החפירה. במשקה מוגז יש רווית יתר של פחמן דו חמצני שבגלל הלחץ שהנוזל יוצר עליו (במיוחד עם הוא בקופסא סגורה) הגזים לא בורחים, מהר. ברגע שהפקק נפתח הלחץ פוחת והגזים יכולים לצאת מהר יותר (בגלל זה שומרים בקבוק קולה סגור) ברגע שאתה מכה במשקה מוגז אתה משנה את הלחץ שהנוזל מפעיל ובועות הגז יכולות לברוח מהר יותר. מקווה שלא חפרתי יותר מידי, שאלה יפה. אמיר

 

[Beigelman]

לא חפרת כלל

אבל התשובה לא לגמרי מספקת אותי. ברגע שאכה בקבוק הלחץ משתנה לרגע, ולאחר מכן יחזור למצבו המקורי, אולם הגזים עדיין עברו שינוי כלשהו וימהרו לצאת מהנוזל. כמובן שהם עדיין יחכו שהפקק יפתח, אבל ניתן לראות בבקבוק חצי מלא, שכשמכים אותו, שהבקבוק יתמלא ב'קצף' (בלי שהפקק נפתח) תודה

 

[bambipoop]

תשובה

לדעתי העניין הוא שהפחמן הדו חמצני בתנועה ולא עוצר,ברגע שאתה מכה בבקבוק הלחץ משתנה לקצת זמן ומאפשר לגז לנוע, אף על פי שהנוזל חוזר לאחר כמה שניות למצבו הגזים ממשיכים לצאת משום שהם כבר צברו מהירות (המונח המדויק הוא מומנטום) והלחץ שהספיק למנוע מהם לעלות בעבר חלש מידי עכשיו. השוואה לשם הבהרת הרעיון: האח הקטן שלך רוצה לנסוע באופניים אך אתה לא רוצה לאפשר לו אז אתה מפעיל כוח כדי שהאופניים שלו יישארו במקום, נניח שלשנייה הפסקת להפעיל כוח אח שלך יינצל את זה ויפדל וייסע במהירות עכשיו נניח שאתה רץ מהר עומד לפניו ומפעיל את אותה כמות כוח שהפעלת קודם כדי לעצור אותו אתה לא תצליח (ואף תפגע) ברגע שהאופניים או הגזים צוברים מומנטום אפילו לזמן קצר הלחץ או הכוח שריתק אותם קודם לא יצליח לרתק אותם שוב.

 

[Beigelman]

OK

נשמע הגיוני יש למישהו משהו להוסיף? שאלתי את השאלה בפורום פיסיקה, שם ציפיתי דווקא ליותר תשובות, אבל אף אחד לא ענה לי |:

 

[דוקטור אנונימוס]

יש לי משהו קטנטן לזרוק לאוויר ככה

דיברת על בריחה של גזים שגוברת כשהבקבוק חצי ריק. זה בגלל שחומרים במצב צבירה גז ניתנים לדחיסה, ואילו נוזלים אינם. כלומר, כשהבקבוק חצי ריק, לזגים הכלואים בתוך הנוזל יש "יותר" לאן לברוח מאשר בבקבוק שיש בו אחוז גדול יותר של נוזל. that's all

 

[A i r J o r d a n 2]

ובעצם הוא יצטרך יותר כוח

בשביל לרתק אותם בשנית.

 

[דוקטור אנונימוס]

../images/Emo45.gif

 

[johngalt2]

תשובה

אני חושב שקצת קשה לתת תשובה מאוד מספקת לשאלה הזו בלי להכנס יותר מדי למונחים פיזיקאליים, ולי קשה במיוחד כי אני לא מבין כמעט כלום בנושא הזה. כדי לענות על זה צריך קודם כל להבין למה בכלל כשפותחים בקבוק קולה הגאזים בוחים החוצה. אז מסתבר שיש איזשהו חוק פיזיקאלי שנקרא חוק הנרי. החוק הזה אומר שאם גאז מסויים (במקרה שלנו, פחמן דו חמצני) נמצא בשיווי משקל עם נוזל שמתחתיו (במקרה הזה - הקולה, ושיווי משקל מבחינתנו אומר שאם נסתכל על הבקבוק הזה הרבה זמן, שום קולה לא תתאדה והלחץ של הגאז מעל ישאר קבוע), מידת המסיסות של אותו גאז בנוזל תלויה בלחץ של אותו גאז מעליו (סליחה על המשפט המסורבל). לכן, כאשר סוגרים את הבקבוק בלחץ גבוה מאטמוספרה אחת (הלחץ בחדר רגיל), אפשר למוסס בו יותר פחמן דו חמצני מאשר בלחץ של אטמוספרה. עכשיו, כאשר הגאז ממוסס בנוזל, המולקולות שלו נעות בצורה אקראית בין המולקולות של הנוזל. עכשיו (וכאן מגיע הקטע שבו תצטרך פשוט להאמין לי), מסתבר שבמקרים מסויימים, "משתלם" למולקולות הגאז להתאחד ולהצמד אחת לשנייה ("משתלם" - האנרגיה של המערכת תרד), ולמעשה כאשר יש הרבה מולקולות גאז שנמצדו אחת לשנייה אתה פשוט מקבל בועה. המקרים שבהם זה יותר משתלם הם כאשר מתח הפנים של הנוזל גדל (למשל, בנק' שבה הנוזל נוגע בדפנות הבקבוק). גם במצבים הבאים זה קורה: כאשר יש חלקיק אבק בנוזל, או כאשר יש בנוזל גוף עם שטח פנים גדול ביחס לנפח שלו (למשל: סוכריית מנטוס, אם אתה מכיר את הניסוי הזה), או כאשר מכים את הבקבוק (והאמת היא שבמקרה הזה אני לא יודע בדיוק מה קורה, אבל מסתבר שזה גורם ליצירת בועות). עכשיו מגיעה הנקודה הכי חשובה: מכיוון שמולקולות הגאז תופסות נפח הרבה יותר גדול כאשר הן מאוגדות ביחד בתור בועה, כאשר נוצרות הרבה בועות, הנפח הכולל של הגאז בבקבוק גדל, ואיתו גם הלחץ בבקבוק. לכן, ברגע שתפתח אותו, הלחץ המוגבר יגרום לגאז שמעל הנוזל לפרוץ החוצה בעוצממה הרבה יותר גדולה, וגם המסיסות של הגאז בתוך הנוזל תרד מידית, וכל הבועות יעלו מהנוזל החוצה - ואז תקבל את התופעה המוכרת שמלכלכת את השולחן. מקווה שעזרתי.

 

[bambipoop]

לא כותבם גז עם א'!

 

[דוקטור אנונימוס]

הגרסה החנונית של "לא אומרים איכס על אוכל"?

 

[johngalt2]

Are you sure?

I've never seen any rule that says that. And in any case, that's hardly the point of what I wrote.