Учитель взобрался на гору, чтобы бросить ментос в колу

Все из нас хоть опробовали сами эксперимент, если его можно так назвать, с ментосом и колой. Стоит бросить мятную конфету в бутылку, и получается гейзер. Если решите опробовать, делайте это на улице.

А что будет, если провести этот эксперимент на вершине горы?

Именно на этот вопрос решили ответить профессор химии из Университета Спринг-Арбор и школьный учитель из Колорадо. Для этого они отправились в настоящее путешествие, которое простерлось от Долины смерти в Калифорнии до вершины Пайкс в Скалистых горах.

Учитель взобрался на гору, чтобы бросить ментос в колу

Давайте начнем с самого эксперимента. Почему возникает такая реакция? Причина в том, что углекислый газ нагнетают в напиток под давлением. Когда вы откручиваете крышку, в бутылке меняется давление и часть газа выделяется и рассеивается в атмосфере. Ментос просто ускоряет эту реакцию.

Исследования показали, что в маленьких неровностях на поверхности конфеты застревает воздух. Упав на дно, ментос приносит с собой этот воздух, тут же происходит реакция.

До этих пор точный размер этих мелких пузырьков, вызывающих реакцию, определить было невозможно. Примерный размер вычисляли по микроскопическим снимкам конфеты.

Этот вопрос не такой уж тривиальный, каким может показаться на первый взгляд. Чтобы углекислый газ покинул газировку, размер пузрьков должен быть идеально подходить. 

Теоретически, они должны быть больше одного микрометра. Но при этом пузырики не могут быть слишком большими — тогда каждый из них будет занимать слишком много места, а, значит, их будет меньше по количеству. Чем меньше пузыриков, тем меньше точек реакции — интенсивность упадет.

Визуально всё это увидеть чрезвычайно сложно, но, когда владеешь навыками физики, почти всегда можно придумать другой способ измерить ту или иную величину.

Все началось с того, что химик из Университета Спринг-Арбор заметил по видео друга, что, чем больше высота над уровнем океана, тем интенсивнее реакция. Так возникла идея провести эксперимент на разных высотах и проследить за зависимостью.

При этом он подговорил своего друга провести аналогичные эксперименты на склоне горы Пайкс в Колорадо, по эксперименту на каждые 300 метров подъема.

Учитель взобрался на гору, чтобы бросить ментос в колу

Интенсивность оценивали по количеству пены.

Результаты эксперимента, проведенного на высоте 300 метров над уровнем моря (слева), разительно отличаются от результатов эксперимента, проведенного около вершины (справа).

Учитель взобрался на гору, чтобы бросить ментос в колу

А тут: слева эксперимент, проведенный ниже уровня моря, а справа — на высоте больше 3 километров. 

Учитель взобрался на гору, чтобы бросить ментос в колу

В общем, график выглядит вот так. По оси y объем пены в миллилитрах, по оси x высота в футах (1000 футов = 305 метров).

Учитель взобрался на гору, чтобы бросить ментос в колу

По словам самих экспериментаторов, одно лишь давление воздуха не может объяснить такие результаты экспериментов. Сопоставив данные по давлению и массе (утерянной от выпуска газа), они пришли к выводу, что размер пузыриков составляет от 2 до 7 микрометров. При таком размере пузырьки достаточно крупные и их много.

В общем-то их вывод довольно близок к озвученным ранее оценкам.

Кому вообще нужно подобное исследование? Это хороший эксперимент, который позволяет заинтересовать детей химией и физикой.

— 
Научная статья была опубликована в Journal of Chemical Education. DOI:10.1021/acs.jchemed.9b01177
Источник: видео Tommy Technetium.

Поделись!