科學奇觀--曼妥思噴泉

                                   姜聯合 編寫編譯

 

      軟飲料噴發發出嘶嘶聲的，就是我們看不到的二氧化碳。健怡可樂的爆炸可以形成曼妥思噴泉，這里有表面張力的科學問題，含糖的軟飲料比不含糖的飲料更能制造出噴泉的效果，里面又有哪些科學原理呢？曼妥思噴泉的高度紀錄是由（史蒂芬·斯潘格勒）Steve Spangler于2005年創下的，后來人還創造了吉尼斯世界紀錄，你也來試試吧。

 

 

目標：

1.       學習二氧化碳的性質、形成和釋放

2.       加深對水分子和表面張力的基本理解

3.       熟悉有關二氧化碳和成核位點的概念

 

背景知識：

     健怡可樂的爆炸效應和曼妥思噴泉，是因為二氧化碳會突然釋放出來，同時還有在曼妥思糖的成核位點形成氣泡的附加效應

 

二氧化碳

      軟飲料（本實驗中的健怡可樂）大多數是由糖、香精、水和防腐劑制成的，而能讓軟飲料發出嘶嘶聲的，就是我們看不到的二氧化碳。

 

       工廠生產軟飲料時，使用高壓把二氧化碳注入瓶子并密封，這樣二氧化碳就被固定在飲料里，只有打開瓶蓋時，才能從飲料里冒出來形成更多氣泡。

 

       如果打開瓶蓋時搖一搖瓶子，二氧化碳會從之前固定它們的水分子里解脫，和飲料一起突然噴發出來。還有一些其它辦法也能讓二氧化碳跑出來，比如往軟飲料里扔一個冰塊，你會發現冰塊周圍出現了氣泡。再比如往軟飲料里加一些鹽，飲料會泛起泡沫，因為每一顆鹽粒的周圍都會形成成百上千個氣泡。

 

表面張力

     軟飲料里的水分子之間具有很強的吸附力，一個個相互連接在一起，在二氧化碳氣體周圍形成了緊密的網絡。為了形成一個新氣泡或者讓一個已形成的氣泡膨脹變大，相鄰的水分子必須耗費更多的能量打破“表面張力”，互相施力把對方推遠。換句話說，水阻礙了氣泡在軟飲料中擴大，把曼妥思糖投入可樂之后，曼妥思糖溶解產生明膠和阿拉伯膠，打破了之前的表面張力，分裂了水分子的緊密網絡，允許氣泡生成和擴大。

 

成核位點

       每個曼妥思糖的表面都有一些小坑，這些小坑在這里可以被稱作“成核位點”。成核位點是指二氧化碳能夠形成氣泡的地方，可以是表面上的凹痕，或者是少量的塵埃，也可以是其它任何具有較大比表面積的地方。曼妥思糖的表面有很多不光滑的瑕疵，能讓許多許多的氣泡形成，同時這些糖也比較重，把它們扔進瓶子會沉下去，這也就是它們總是在容器底部發生反應的原因。

 

為什么健怡可樂會比普通的可樂更有效？

     糖分子的個頭很大，比不含糖的軟飲料分子更能抓住二氧化碳，不會讓二氧化碳過快跑掉。

 

曼妥思噴泉記錄

       曼妥思噴泉的高度紀錄是由（史蒂芬·斯潘格勒）Steve Spangler于2005年創下的，當時噴發的高度達18英尺。后來，流言破解者節目（MythBuster）使用噴嘴創下了蘇打水噴泉29英尺（9米）的高度紀錄。2008年，拉脫維亞的土里巴工商管理學校（The School of business Administration Tuiriba ）的學生制作了1911個同時噴射的噴泉，載入了世界吉尼斯紀錄。

 

實驗材料：

·2升的健怡可樂

·4顆曼妥思薄荷糖

·曲別針

·事先準備好的瓶蓋（在瓶蓋中央挖一個直徑約10mm的小洞）

 

實驗步驟：

1.       注意：該活動必須在室外進行。

2.       把曲別針拉直，然后把曼妥思糖穿在拉直的曲別針上，為了防止糖滑落，穿好后在曲別針底端彎個小鉤。

3.       將曲別針的頂端向下往上穿過準備好的瓶蓋，穿過后把上方的曲別針掰彎，讓它掛在瓶蓋上，在準備好之前，千萬不要讓曼妥思糖落入可樂。

4.       準備好之后，把掛在瓶蓋上的曲別針扔進可樂，退后觀察。

 

思考問題：

1.       如果你邊喝可樂邊吃曼妥思糖會發生什么？ 不會發生爆炸現象，因為喝可樂的時候二氧化碳氣體已經事先跑出去了。

 

二氧化碳的實際應用

 

救生衣：救生衣內部充滿了壓縮二氧化碳，在水中可以快速浮起

滅火器：二氧化碳可用于滅火，有些滅火器尤其是針對電氣火災專門設計的滅火器，里面盛有高壓的二氧化碳液體。

去除咖啡因：液體二氧化碳是很多液態有機化合物的良好溶劑，可用來咖啡里的咖啡因。

 

 


科學奇觀--曼妥思噴泉

圖文簡介

軟飲料噴發發出嘶嘶聲的，就是我們看不到的二氧化碳。健怡可樂的爆炸可以形成曼妥思噴泉，這里有表面張力的科學問題，含糖的軟飲料比不含糖的飲料更能制造出噴泉的效果，里面又有哪些科學原理呢？你也來試試吧。