Diät Cola und Mentos Ausbruch - Diet Coke and Mentos eruption
Eine Diät-Cola- und Mentos-Eruption (auch als Soda-Geysir bekannt ) ist eine Reaktion zwischen dem kohlensäurehaltigen Getränk Diet-Cola und Mentos- Minzen, die dazu führt, dass das Getränk aus seinem Behälter ausgestoßen wird. Die Bonbons katalysieren die Freisetzung von Gas aus dem Getränk, wodurch eine Eruption entsteht, die den größten Teil der Flüssigkeit nach oben und aus der Flasche drückt. Lee Marek und "Marek's Kid Scientists" waren die ersten, die das Experiment 1999 in der Late Show mit David Letterman öffentlich demonstrierten . Steve Spanglers Fernsehdemonstration des Ausbruchs im Jahr 2005 wurde auf YouTube populär und startete eine Reihe anderer Diet Coke und Mentos experimentieren mit viralen Videos. Experimente in Höhen von unter dem Meeresspiegel im Death Valley bis zum Gipfel des Pikes Peak haben gezeigt, dass die Reaktion in höheren Lagen besser funktioniert.
Geschichte
In den 1910er Jahren wurden Wint-O-Green Life Savers verwendet, um Soda-Geysire zu erzeugen. Die Bonbonröhrchen wurden auf einen Pfeifenreiniger geschraubt und in das Erfrischungsgetränk fallen gelassen, um einen Geysir zu erzeugen . Ende der 1990er Jahre vergrößerte der Hersteller von Wintergreen Lifesavers die Größe der Mints und sie passen nicht mehr in den Mund von Sodaflaschen. Naturwissenschaftliche Lehrer fanden heraus, dass Mentos- Bonbons die gleiche Wirkung hatten, wenn sie in eine Flasche eines kohlensäurehaltigen Erfrischungsgetränks gegeben wurden.
Lee Marek und "Marek's Kid Scientists" führten das Diet Coke and Mentos-Experiment in der Late Show 1999 mit David Letterman durch. Im März 2002 führte Steve Spangler , ein Wissenschaftspädagoge, die Demonstration auf KUSA-TV, einer Tochtergesellschaft von NBC, in Denver durch , Colorado . Das Diät - Cola und Mentos Geysir Experiment wurde eine Internet - Sensation im September 2005. Das Experiment wird ein Gegenstand der TV - Show wurde MythBusters 2006 Spangler einen Lizenzvertrag mit unterzeichnet Perfetti Van Melle , dem Hersteller von Mentos, nachdem eine Vorrichtung zu machen gerichtet erfinden Es ist einfacher, die Mentos in die Flasche zu geben und einen großen Soda-Geysir zu produzieren. Amazing Toys, Spanglers Spielzeugfirma, brachte im Februar 2007 die Geyser Tube-Spielzeuge auf den Markt. Im Oktober 2010 wurde bei einer von Perfetti Van Melle organisierten Veranstaltung im SM Mall of Asia Complex in Manila , Philippinen , ein Guinness-Weltrekord von 2.865 gleichzeitigen Geysiren aufgestellt . Dieser Rekord wurde im November 2014 von einer weiteren Veranstaltung von Perfetti Van Melle und Chupa Chups in León, Guanajuato , Mexiko, gebrochen, bei der gleichzeitig 4.334 Mentos und Sodafontänen gezündet wurden.
Ursache
Der Ausbruch wird durch eine physikalische Reaktion und nicht durch eine chemische Reaktion verursacht. Die Zugabe des Mentos führt zur raschen Nukleation von Kohlendioxid -Gasbläschen , die aus der Lösung ausfallen :
Durch die Umwandlung von gelöstem Kohlendioxid in gasförmiges Kohlendioxid entstehen im Soda schnell expandierende Gasbläschen, die den Getränkeinhalt aus dem Behälter drücken. Gase sind im Allgemeinen in Flüssigkeiten bei erhöhten Drücken besser löslich . Kohlensäurehaltige Limonaden enthalten unter Druck erhöhte Mengen an Kohlendioxid. Beim Öffnen der Flasche wird die Lösung mit Kohlendioxid übersättigt und der Druck abgelassen. Unter diesen Bedingungen beginnt Kohlendioxid aus der Lösung auszufallen und bildet Gasblasen.
Die Aktivierungsenergie für die Blasenkeimbildung (Blasenbildung) hängt davon ab, wo sich die Blase bildet. Sie ist sehr hoch für Blasen, die sich in der Flüssigkeit selbst bilden (homogene Nukleation), und viel niedriger, wenn das Blasenwachstum innerhalb winziger Blasen auftritt, die in einer anderen Oberfläche eingeschlossen sind ( heterogene Nukleation ). Blasenbildung und Wachstum in kohlensäurehaltigen Getränken erfolgen fast immer durch heterogene Nukleation: Diffusion von Kohlendioxid in bereits vorhandene Blasen innerhalb des Getränks. Wenn gelöstes Gas in Blasen diffundiert, die bereits in einer Flüssigkeit vorhanden sind, wird dies als Blasennukleation vom Typ IV bezeichnet. Wenn der Druck aus einer Sodaflasche beim Öffnen abgelassen wird, kann gelöstes Kohlendioxid in jede winzige Blase im Getränk entweichen. Diese vorgefertigten Blasen (die Keimbildungsstellen sind) existieren in Dingen wie winzigen Fasern oder nicht benetzbaren Spalten an den Seiten der Flasche. Da es in der Regel nur sehr wenige solcher vorbestehenden Blasen gibt, ist der Entgasungsprozess langsam. Mentos-Bonbons enthalten Millionen von Hohlräumen mit einer Größe von etwa 1-3 µm, die unbenetzt bleiben, wenn sie einer Limonade hinzugefügt werden. Aus diesem Grund liefert die Zugabe von Mentos-Bonbons zu einem kohlensäurehaltigen Getränk eine enorme Anzahl bereits vorhandener Blasen, in die gelöstes Kohlendioxid entweichen kann. So führt die Zugabe von Mentos-Bonbons zu einem kohlensäurehaltigen Getränk Millionen von Keimbildungsstellen in das Getränk ein, was eine Entgasung ermöglicht, die schnell genug ist, um einen Schaumstrahl aus einer Flasche zu unterstützen. Während eine Mentos-Süßigkeit Millionen von Hohlräumen enthält, ist es wahrscheinlich, dass nur etwa 100.000 Hohlräume auf einer einzelnen Mentos-Süßigkeit, die in ein kohlensäurehaltiges Getränk gegeben wird, aktiv Blasen bilden.
Bereits vorhandene Blasen bieten eine Möglichkeit für die Reaktion, ohne dass sich Blasen in der Flüssigkeit selbst bilden müssen (homogene Nukleation). Da Typ IV-Keimbildungsstellen (wie sie bei Mentos zu finden sind) die Reaktion mit wesentlich geringerer Aktivierungsenergie ablaufen lassen, können Mentos-Bonbons geeigneterweise als Katalysator des Verfahrens angesehen werden. Als weiteres Beispiel liefert das Eintropfen von Salz- oder Sandkörnern in die Lösung Keimbildungsstellen vom Typ IV, senkt die Aktivierungsenergie im Vergleich zu der einer homogenen Keimbildung und erhöht die Rate der Kohlendioxidausfällung.
Die physikalische Reaktion, die den Ausbruch antreibt, verursacht auch eine chemische Reaktion, die den pH-Wert des Soda leicht erhöht . Denn wenn Kohlendioxid in Wasser gelöst wird, entsteht Kohlensäure :
Der Verlust von Kohlendioxid verschiebt das obige Gleichgewicht nach links, entfernt Kohlensäure und erhöht den pH-Wert. Es ist die physikalische Reaktion (Kohlendioxid verlässt Lösung) und nicht der Verlust von Kohlensäure, die den Ausbruch verursacht.
Die physikalischen Eigenschaften von Mentos (Oberflächenrauhigkeit) haben den Effekt, dass die Aktivierungsenergie für die Kohlendioxidblasenbildung drastisch reduziert wird, so dass die Keimbildungsrate außerordentlich hoch wird. Die Aktivierungsenergie für die Freisetzung von Kohlendioxid aus Diätkoks durch die Zugabe von Mentos beträgt 25 kJ mol −1 . Das Schäumen wird durch das Vorhandensein von Lebensmittelzusatzstoffen wie Kaliumbenzoat , Aspartam , Zucker und Aromastoffen in Diät-Cola unterstützt, die alle den Grad der Schaumbildung von Wasser beeinflussen. Es wurde behauptet, dass Gelatine und Gummi Arabicum in den Mentos-Bonbons den Brunnen verbessern, aber Experimente haben gezeigt, dass diese Süßigkeitszusätze den Brunnen nicht beeinträchtigen.
Die Keimbildungsreaktion kann mit jeder heterogenen Oberfläche wie Steinsalz beginnen, aber Mentos hat sich als besser als die meisten anderen erwiesen. Tonya Coffey, Physikerin an der Appalachian State University , schlug vor, dass Aspartam in Diätgetränken die Oberflächenspannung im Wasser senkt und eine stärkere Reaktion hervorruft, aber dass Koffein den Prozess nicht beschleunigt. Es hat sich auch gezeigt, dass eine Vielzahl von Getränkezusätzen wie Zucker, Zitronensäure und natürliche Aromen auch die Fontänenhöhe verbessern können. In einigen Fällen erhöhen auch gelöste Feststoffe, die die Oberflächenspannung von Wasser erhöhen (wie Zucker), die Fontänenhöhen. Es wurde auch gezeigt, dass die Zugabe bestimmter Alkoholkonzentrationen (der die Oberflächenspannung senkt) zu kohlensäurehaltigen Getränken die Fontänenhöhen verringert. Diese Ergebnisse legen nahe, dass Additive dazu dienen, die Geysirhöhen nicht durch eine Verringerung der Oberflächenspannung, sondern durch eine Verringerung der Blasenkoaleszenz zu erhöhen. Eine verringerte Blasenkoaleszenz führt zu kleineren Blasengrößen und einer größeren Schaumfähigkeit im Wasser. Daher funktioniert die Geysir-Reaktion auch mit gezuckerten Getränken noch, aber die Diät wird häufig sowohl für einen größeren Geysir als auch dafür verwendet, die klebrigeren Rückstände einer gezuckerten Limonade nicht entfernen zu müssen.
Alternativen
Während Diät-Cola und Mentos die gebräuchlichste Art sind, einen Soda-Geysir zuzubereiten, sind sie nicht die einzigen Optionen. Viele halten Diät-Cola für die optimale Option, und es wurde untersucht und bestätigt, dass es die stärkste Wirkung hat. Allerdings funktioniert jedes kohlensäurehaltige Getränk. Was die Mentos betrifft, so funktionieren viele Dinge, um kohlensäurehaltige Getränke wie andere Süßigkeiten, Metall- und Keramikkugeln und sogar Sand zu nukleieren.
