Почему газировка освежает лучше?

Продолжаем объяснять физику простых повседневных вещей. Наверняка замечали, что в жару больше хочется пить газированные напитки, ведь они как будто бы лучше освежают и кажутся более холодными. Так вот, на самом деле, это не совсем обман рецепторов, а простая физика.

Когда делают газировку, в воду закачивают углекислый газ, который не очень охотно растворяется в воде. Его растворимость увеличивается с повышением давления и снижением температуры. Поэтому воду на производстве охлаждают, а внутри бутылки создают давление в несколько атмосфер. Потом, когда бутылка путешествует в места с разной температурой, меняется концентрация газа в воде, а вместе с ней и давление под пробкой. И, конечно, оба газа — как в воде, так и над ней — находятся в равновесии внутри бутылки.

Когда мы открываем бутылку, газ, будучи внутри нее под избыточным давлением, начинает выходить наружу с довольно большой скоростью. А так как давление внутри бутылки падает, уменьшается и растворимость углекислого газа в воде, и из нее начинают выделяться пузырьки. Эти пузырьки быстро растут в объеме, ведь снаружи них (над водой) давление уменьшается и перестает их сдерживать. Увеличивающийся объем пузырьков в воде приводит к росту выталкивающей силы, и они начинают подниматься наверх.

Так все-таки охлаждается вода или нет?

Немного, все-таки да. Первый закон термодинамики говорит нам о том, что переданное газу тепло расходуется на изменение его внутренней энергии и совершение им работы. Но пузырек газа не получает тепло, а расширяясь быстро (мы же помним, что газ выходит с большой скоростью), не успевает отдать тепло окружающей воде. Поэтому в данном случае мы имеем дело с процессом, происходящим при отсутствии теплопередачи, который называется адиабатическим. При таком процессе имеющаяся у газа внутренняя энергия расходуется на совершение им работы по расширению пузырька, а значит, уменьшается. А так как внутренняя энергия пропорциональна температуре, газ и окружающая его вода немного охлаждаются при открытии крышки.

Я, кстати, держа в руке сильногазированную воду, во время открытия крышки чувствовал, что она немного охлаждалась.

Многие, наверняка, видели, что над горлышком только что открытой бутылки может образовываться пар. Это как раз из-за того, что температура окружающего воздуха рядом с охлажденной водой упала, и водяной пар, который был в воздухе (особенно во влажном), достиг точки росы и сконденсировался в мелкие капли.

Помимо реального уменьшения температуры воды, химики и биологи говорят, что углекислый газ, соединяясь с водой в слюне, образует углекислоту, которая увеличивает количество ионов водорода и снижает pH во рту. Это активирует определенные кислоточувствительные рецепторы, что в совокупности с механическим покалыванием при лопании пузырьков дает нам ощущение свежести.

Вот такие удивительные свойства углекислого газа в воде.