leolion_1 (leolion_1) wrote,
leolion_1
leolion_1

Category:

Химзарядка - "пенный вопрос"

Ну, что же, пришло время, наконец, окончательно разобраться с вопросом, почему пена лезет из бутылки?
Сам вопрос, на мой взгляд, очень хорош.
Прежде всего, потому, что относится к чилу тех простых, на первый взгляд, вопросов, касающихся самых обыденных явлений, на которые не так-то просто дать столь же простой ответ, не прибегая к специальной терминологии.

Итак, почему же она лезет? Действительно, мы можем быстро ответить на этот вопрос, если нас спросят о бутылке с шампанским - потому что в бутылке "скопилось" избыточное давление в результате выделения газа при брожении, который под действием этого давления растворился в вине. Но стоит открыть пробку, и....все знают, что будет. Пена образуется потому, что в бутылке есть природные поверхностно-активные вещества, которые и вспенивают жидкость при барботировании сквозь нее убегающих из бутылки пузырьков газа.

Но почему же пена лезет из бутылки и тогда, когда никакой химической реакции в бутылке не идет и никакого избыточного давления за счет образующегося газа вроде бы не создается? В нулевом приближении ответ будет выглядеть так.
Прежде нужно выяснить, что такое пена. Пена - это дисперсия газа в жидкой среде. Присутствие поверхностно-активных веществ, понижающих поверхностное натяжение жидкости, существенно облегчает процесс пенообразования, что не новость даже и для далеких от химии людей.
Пена состоит из ячеек (в идеальном случае в форме пентагонального додекаэдра), заполненных газом (в нашем случае - воздухом) и образованных тончайшими пленками жидкости, соединенными между собой заполненными жидкостью каналами.
Чем сильнее мы трясем бутылку, тем больше ячеек создаем, и, следовательно, тем больше увеличиваем объем пены. Но это пока не объясняет, почему пена не желает "сидеть" в бутылке и вырывается из нее "с характерным звуком".
Тому есть две причины. Первая состоит в том, что пена разрушается, и воздух, покидая ломающиеся ячейки, издает тот самый звук.
Вторая причина - закон Томсона-Кельвина. В отличие от пары Бойль и Мариотт, сэр Томсон лорд Кельвин - это один и тот же человек.
Чем сильнее вы трясете бутылку, тем больше и тем более мелких пенных ячеек создаете.
А закон сэра Томсона лорда Кельвина применительно к этому случаю гласит, что чем меньше пенная ячейка, тем выше в ней давление воздуха. Это вызывает то, что называется изотермической перегонкой - газ из маленьких ячеек стремится перейти в более крупные, где давление ниже.
Закон уважаемого сэра - главная причина эффектного, "со свистом", разрушения пены, которую мы называем высокодисперсной. То есть, такой, которая образуется в бутылке, которую хорошенько и добросовестно протрясли.


Tags: химзарядка
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 7 comments