ใส่น้ำแข็งลงน้ำอัดลม ทำไมฟองถึงพุ่งล้นแก้ว?

* รูปภาพใช้เพื่อประกอบเนื้อหาเท่านั้น อาจไม่ใช่ภาพเหตุการณ์จริงหรือภาพจริงจากเรื่องในบทความ

ใส่น้ำแข็งลงในแก้วน้ำอัดลมแล้วมีฟองเกาะรอบก้อน ก่อนลอยขึ้นมาจนระดับน้ำสูงเร็ว ภาพนี้มีคำอธิบายทางฟิสิกส์อยู่ที่ผิวของน้ำแข็ง ซึ่งช่วยให้คาร์บอนไดออกไซด์ในเครื่องดื่มเริ่มรวมตัวเป็นฟองได้ง่ายขึ้น ก๊าซที่เห็นจึงเป็นก๊าซที่ละลายอยู่ในน้ำอัดลมตั้งแต่ก่อนใส่น้ำแข็ง

น้ำอัดลมถูกบรรจุโดยอัดคาร์บอนไดออกไซด์ไว้ภายใต้แรงดัน เมื่อเปิดขวด แรงดันเหนือของเหลวลดลง ก๊าซจึงเริ่มออกจากน้ำเป็นฟอง หากมีตำแหน่งให้ฟองเริ่มเกาะ กระบวนการจะเกิดให้เห็นชัดกว่าการรอให้ฟองก่อตัวขึ้นเองในของเหลว

เอกสารประกอบการสอนของ Queensland University of Technology ยกตัวอย่างการหย่อนน้ำแข็งลงในเครื่องดื่มซ่า แล้วสังเกตว่าฟองเกิดขึ้นรอบก้อนน้ำแข็ง เอกสารอธิบายต่อว่ารอยขีด ฝุ่น และพื้นผิวที่มีบริเวณให้ก๊าซเกาะ เป็นจุดเริ่มของฟองได้ น้ำแข็งจึงทำหน้าที่เหมือนพื้นผิวที่เปิดทางให้ก๊าซเริ่มรวมตัว

ในวิชาเคมี จุดที่ฟองเริ่มก่อตัวเรียกว่า จุดกำเนิดฟอง เมื่อฟองเล็ก ๆ เกิดขึ้นแล้ว คาร์บอนไดออกไซด์ที่ละลายในเครื่องดื่มจะแพร่เข้าไปทำให้ฟองโตขึ้น จากนั้นฟองจะหลุดจากผิวและลอยขึ้นมา พอมีหลายฟองเกิดพร้อมกัน เราจึงเห็นเป็นสายฟองต่อเนื่องรอบก้อนน้ำแข็ง

งานวิจัยในวารสาร Journal of Agricultural and Food Chemistry ปี 2019 ศึกษาน้ำแร่มีฟองสามชนิดและอธิบายการเกิดฟองจากกระเปาะก๊าซขนาดเล็กที่อยู่ในของเหลว งานนี้ไม่ได้ทดลองกับน้ำแข็งโดยตรง แต่ช่วยอธิบายหลักเดียวกันว่าเมื่อคาร์บอนไดออกไซด์มีจุดให้เริ่มรวมตัว ฟองก็เกิดขึ้นได้ การจำลองของงานยังพบว่าเมื่อน้ำอุ่นขึ้น จำนวนฟองที่คาดว่าจะเกิดในแก้วเพิ่มขึ้นด้วย

ถ้ารินน้ำอัดลมลงบนน้ำแข็ง ฟองจากหลายจุดจะลอยขึ้นพร้อมกันและพาของเหลวบางส่วนขึ้นมาด้วย แก้วที่ใส่น้ำไว้เกือบเต็มจึงมีโอกาสล้นได้ง่ายกว่า เว้นที่ว่างไว้เหนือระดับน้ำสักระยะ แล้วค่อยเติมเครื่องดื่มทีละน้อย จะเหลือพื้นที่ให้ฟองยุบตัวก่อนถึงขอบแก้ว

คราวหน้าที่ฟองพุ่งเมื่อใส่น้ำแข็ง ลองสังเกตบริเวณผิวก้อน จะเห็นว่าฟองเริ่มจากจุดเล็ก ๆ ก่อนรวมเป็นสาย น้ำแข็งทำให้ก๊าซที่อยู่ในน้ำอัดลมออกมาเร็วขึ้น ส่วนความสูงของฟองขึ้นกับปริมาณก๊าซ อุณหภูมิ และพื้นที่ว่างในแก้ว

ขอบคุณภาพประกอบจาก https://graphic.in.th