ジュースの缶のフタを開けた時に出る煙

質問

缶ジュースなどの蓋を開けた時に上がる霧のようなものは一体何なんでしょうか？
中身の液体？空気中の水分？
圧力差が関係してるように思うのですが…。

開けた瞬間に何が起こってるんでしょうか？

回答No.5

ht1914

ハッキリとしたことは分かりませんので推測です。
断熱膨張となっていますが膨張が起こるためには内部の圧力が高いという条件が必要です。この圧力の由来を推測してみました。

コーラやサイダーなどの炭酸飲料でよく二酸化炭素が高圧で封入されていると言われていますが誤解があります。瓶の中やカンの中での二酸化炭素の圧力は１気圧です。空気の代わりに二酸化炭素になっています。窒素を封入してある場合も１気圧です。空気の代わりに窒素が入れてあるのです。周りが１気圧ですからそれより高い圧力で気体が入っていると危ないです。ふたの内外で圧力がほぼ等しいという条件が実現していると思います。温度によって内部の液体の蒸気圧も変わりますから圧力は変動するでしょう。

コーラの栓を取ると泡が出るのは気体の溶解度が分圧に比例するからです。栓がされているときは上の空間の１気圧の二酸化炭素と平衡状態になっています。栓を取ると空気中の０．０３％という二酸化炭素の濃度と平衡になります。二酸化炭素の分圧が釣り合っていませんので溶けていた二酸化炭素が出てきます。１気圧から０．０００３気圧に変わるのですから二酸化炭素で言うと周りが急に真空になったのと変わらないことになります。結果的に液体中から気体が出てきますから瓶や、カンの内部の空間の圧力が高くなり外に吹き出していきます。

１気圧で封入してある窒素ガスの場合も栓を取ると空気中の濃度８０％（０．８気圧）に釣り合うように平衡が移動します。二酸化炭素の場合に比べて差が小さいですがとにかく内部の圧力の方が高くなっています。

煙が見えるのは内部の液体から出た水蒸気が作る雲でしょうが圧力変化の出所、温度低下の原因は二酸化炭素や窒素だと思います。

上昇気流によって雲が出来る場合も同じです。水蒸気が雲に変わりますが温度変化の原因を作っているのは空気（＝上昇気流）です。