Klopt het dat CO2 sneller ontsnapt wanneer je een (ooit geopende) fles liggend bewaart i.p.v. staand?

Antwoord

Dag Marc,

Ik denk niet dat dat klopt. We hebben het hier wel over een niet zo eenvoudig systeem.

Het gaat over CO2 die opgelost is in water. We weten uit ervaring dat het bereiken van het correcte evenwicht tussen water en CO2 erg traag verloopt. CO2 wordt toegevoegd aan spuitwater onder hoge druk (+/- 10 atmosfeer), waardoor het oplost in het water. Hoe koeler het water, hoe beter dit werkt. In de fabriek wordt het water dus gekoeld voor er CO2 aan toe wordt gevoegd. Het oplossings-evenwicht wordt relatief snel bereikt, en dan wordt er nog een extra hoeveelheid CO2 onder druk aan de fles toegevoegd voor ze wordt dichtgeschroefd.

Nu hangt alles af van de temperatuur en van wat we "nucleatie" noemen.

Als de fles wordt geopend, weet je uit ervaring dat een deel van het CO2 ontsnapt - de druk boven het water verdwijnt, en het opgeloste CO2 wil ontsnappen. Dat lukt echter niet altijd even vlot - het werkt veel beter als het water warmer is, omdat het correcte evenwicht dan streeft naar water met minder CO2. Maar het bereiken van het nieuwe evenwicht kost tijd - veel tijd. En voor CO2 uit het water kan ontsnappen moet het eerst een belletje vormen, en het aantal kiemen dat daarvoor in de fles bestaat is beperkt - dus is ook het aantal belletjes, en de snelheid waarmee het CO2  ontsnapt beperkt.

Zodra je de fles terug sluit, zal er CO2 uit het water blijven ontsnappen tot de druk boven het wateroppervlak gelijk is aan de evenwichtsdruk van het in het water opgeloste CO2 bij de temperatuur waarbij het water zich bevindt. Als de de volgende keer de fles opent, ontsnapt er weer een deel van de CO2, en dus zal het water de volgende keer dat je de fles opent nog minder bruisen.

Ik heb er geen rigoureus onderzoek naar verricht, maar ik vermoed niet dat het contactoppervlak tussen het water en de atmosfeer erboven invloed zal hebben op het bereiken van het uiteindelijke evenwicht. Misschien duurt het wel iets langer om het evenwicht te bereiken als de pas gesloten fles rechtstaat in plaats van platligt, maar ik denk niet dat het veel zal uitmaken.

Hoe veel CO2 je water nog zal bevatten zal afhangen van de volgende factoren:

*de temperatuur van het water elke keer dat de fles geopend is geweest. Warmer water zorgt ervoor dat er meer CO2 boven het water zit, en minder in het water - er ontsnapt dus meer als de fles wordt geopend.

*hoe lang je de fles laat openstaan. Hoe langer ze geopend is, hoe meer CO2 er ontsnapt zal zijn.

*hoe vaak de fles al geopend is geweest. Elek keer ontsnapt een nieuwe dosis CO2

*het potentieel voor nucleatie van belletjes. Als je de fles net hebt geschud, zal er veel meer CO2 ontsnappen dan wanneer ze een tijdje rustig heeft stilgestaan. Probeer voor de grap ook eens een theelepel suiker in een fles spuitwater te gooien, en kijk wat er dan gebeurt.
(of het fameuze light-frisdrank+ mentos experiment, ook dat heeft met nucleatie van de belletjes te maken)

* het vloeistofniveau in de fles - hoe minder vloeistof er in zit, hoe meer CO2 er kan ontsnappen uit de vloeistof voor er in het "lege" gedeelte van de fles voldoende druk is opgebouwd voor evenwicht.

Het effect van het al dan niet platliggen van de fles zal je eventueel alleen kunnen observeren als je tussen twee opeenvolgende openingen de fles niet voldoende tijd geeft om haar evenwichtsdruk boven de vloeistof opnieuw te bereiken - de andere effecten lijken me een stuk belangrijker.

Ik hoop dat dat het wat verduidelijkt!