炭酸飲料を振ったらどうして？

質問

炭酸飲料を振ったらどうして二酸化炭素があんなに出てくるんでしょうか？

学校の先生に聞いたら「・・・（すみません。名前忘れました）の法則を考えたらすぐわかる」って言われたんですが、いまいちよくつかめません。

その法則というのが、気体は温度が低く、気圧が高いほどよく液体に溶ける、という内容のものでした。

そこで、考えてみたんですが・・・
１．炭酸飲料を入れたペットボトルを用意する。
２．振る→ペットボトル内の温度が少し上がる
３．二酸化炭素が出てくる
４．ペットボトルの中の液体がない部分に二酸化炭素がたまる。→気圧が上がる。
５．ふたを開ける→気圧が急激に下がる
６．炭酸飲料に溶けていた二酸化炭素が一気に出てくる
７．二酸化炭素と一緒に炭酸飲料もペットボトルから吹き出す。
こんな感じでいいんでしょうか？

でも、よくわからないのは、２のところです。
ちょっと振ったくらいで、そんなに温度があがるものなのでしょうか？

とりあえず、そこで考えがつまってしまい、
どうしようもなくなってしまいました。
ちょっと振っただけではペットボトル内の気圧を
外気圧との差がたくさんできるほどあげることはできないのではないでしょうか？

分子どうしがぶつかって、どうにかなってるものなのでしょうか？

それと、学校の先生が言ってたのですが、高分子有機化合物が高速で動く際に
何かと衝突してその結合が離れることがあるらしい、ということです。

よくわからないのですが、それが何か関係あるのでしょうか？

よくわかりません。
高校２年生くらいのレベルで理解できる内容で、詳しく説明をお願いいたします。

回答No.6

physicist_naka · ベストアンサー

> 学校の先生に聞いたら「・・・（すみません。名前忘れました）の
> 法則を考えたらすぐわかる」って言われたんですが、いまいちよく
> つかめません。

んー、すぐにはわからんのでは。
以前の方の回答を参考にして、私の考えを述べます。

まず、ふたを開けると泡が出るのを説明します。
高い圧力ではたくさん二酸化炭素が溶けることが出来ていたのが、
ふたを開けると、入れ物の中の圧力が下がり、あまり二酸化炭素が
溶けることが出来なくなったからですね。
これはヘンリーの法則（というのかな？）です。
しかしこれだけでは振った方が振らないよりたくさん泡が出ることは
説明できません。そこで、泡の出方を考えてみましょう。
これは、前の回答にもありますように、泡がよく出るためには
核というものが必要になります。核がないと泡はできにくいです。
コップに炭酸飲料を注いだとしましょう。
このとき、そっと注ぐと泡はあまり出ませんね。
このときの炭酸飲料の中の二酸化炭素は本当はぶくぶくと外に
出たいのですが、核があまりないため（つまりコップが綺麗なため）、
出にくくなっています。でも、コップに少しだけ汚れがあると、
そこからしばらく泡が出続けるのを見たことがありませんか。
ここでもしたくさんの汚れがあればたくさん泡が出ることが期待され
ますね。

ここで問題の、振るとどうなるかですが、振ると容器の中で小さな
泡がたくさん出来ますね。よく振れば泡が細かくなり、細かい泡は
なかなか上にあがってこず、いつまでも液の中に漂っていますね。
これが核になるのでしょう。非常にたくさん核があることにな
ります。そこで、ふたを開けるとたくさんの核から二酸化炭素
が出てきて結果としてたくさんの泡が出来ることになります。

回答No.8

nozomi500

状態として「過飽和」仁なっているせいだと思います。
本来であれば溶けることが出来ない量を、高圧で溶かしているのがふたをしたボトル。ふたを開けたら気圧が下がるのでとうぜん、気泡になるのですが、分子がくっつくまでに時間がかかる。
振らなくても、何か刺激になるものを入れてやれば泡だらけになります。食塩でもいい。
速いか遅いかの問題で、ずっと同じ温度で1気圧にしていれば、最終的には同じ量の二酸化炭素が出てくるはずです。

手の温度は関係無いよ。
おまけで、二酸化炭素は高分子化合物でもないし、有機物でもない。

回答No.7

fuji1

こんにちは。。

今回の問題は「炭酸飲料を振ると（普段より）よけいに泡が出るのはなぜ」ですよね。
それは、手に持って振っているからで、手の温度が飲料に移るからですよ。
手袋（手の温度が伝わらない）して振ってみたら、そんなにでないはずです。
（でないといいな (^^)）

回答No.5

First_Noel

ご質問の中の「２」についてですが，例えば寒いときに手をちょっと擦るともう暖かいでしょう？
右手と左手の表面の分子がゴツゴツゴツとぶつかりあっているからです．
結構ちょっとした日常の動きで物理法則がちゃんと成り立っているなと実感するところ，
多々あると思いますよ．その瞬間，物理って面白い！って思います．

回答No.4

AF2

炭酸水を振るとペットボトル等の壁面から泡が出ますよね。
ペットボトルの中は当然圧力がかかっており、大体４気圧ぐらいです。
そこでキャップをとったら急に圧力は解放されて1気圧になります。
すると、壁面や水中の小さい炭酸ガスの泡が単純に4倍の大きさに膨れ上がり、
一気に中身が溢れ出すと言う事になるのだと思います。

回答No.3

GATE-EYE

沸騰をする時に何かを核として気泡が形成されるようです。(ほぼ確か)
そのため炭酸飲料を振ると、内部で核(缶の凸凹とか)に液体がぶつかり、気泡が大量に形成されます。

ちなみに沸騰石はその凸凹で気泡を形成しやすいようにして、突発的な沸騰を防いでいるようです。

回答No.2

oshiete_goo

参考URLです.
http://www.pref.kanagawa.jp/osirase/kagaku/inpaku/kanagawa/qa/a00086.html

容器を振ると気化する分子の運動が活発になり, 安定状態が大きく崩れて, 溶け込んでいたCO2がより多く気化するからという説明のようです.
ただし, 質問文だと, 温度上昇が主因と読めるような書き方だと思いますが, 少々振った程度で果たしてどの程度温度が変わるのかは筆者には分かりません.
もちろんいくらかは温度上昇もあり, 気体(CO2)の溶解度の減少（すなわち気化）を加速するとは思いますが, 上の理由の方が効いているのではないかと推測(憶測)します.
真相はどうなのか, 興味があります.

例えば, 沸騰の時も, 沸騰石を入れて突沸を防ぐのは, 単に温度を沸点にしただけでは気化は始まりにくく, 何か刺激(沸騰石から出る小さな泡)がきっかけになって沸騰が始まるのだと思いますが, 同様に, 振ることは温度を上げる効果よりは刺激を与える効果の方がより大きく効いているのではないかと思えるのですが...

どなたか, 詳しい方はお教えください.

[補足]
＞その法則というのが、気体は温度が低く、気圧が高いほどよく液体に溶ける、という内容のものでした。
後半について, 気体は一定温度では気圧が高いほどよく液体に溶けるという部分は『ヘンリーの法則』でしょうが, 前半(温度が低いほどよく解ける)は単に気体の溶解度の一般的性質で, 『...の法則』とは聞かない気がしますが. どうなんでしょうか.

参考URL：

http://www.pref.kanagawa.jp/osirase/kagaku/inpaku/kanagawa/qa/a00086.html

回答No.1

sanpogo

ココは？

参考URL：

http://www.aquapla.net/diving/physics/phy01.html