Waarom gaat cola extra bruisen als je deze in een glas met ijsblokjes schenkt?

Antwoord

Beste GWM,

Cola bruist natuurlijk door het aanwezige CO₂ dat erin opgelost is en weer vrijkomt als gas. Deze CO₂ wordt in overmaat (dus meer dan eigenlijk in normale omstandigheden kan oplossen) in cola en andere frisdranken gebracht. Die overmaat wordt in stand gehouden door de druk in de fles of in het blik.

We kunnen dit fenomeen beschrijven met de wet van Henry: C_CO2 = H_CO2 . p_CO2

Deze wet stelt dat de concentratie (C) van een gas (in dit geval CO₂ ) dat kan oplossen in een vloeistof evenredig is met de partieeldruk (p) van dat gas boven de vloeistof. H is hierbij de constante van Henry voor CO₂ en is afhankelijk van de temperatuur.

Met de wet van Henry kan dus verklaard worden waarom cola bruist wanneer de druk in de fles wegvalt: de dalende druk zorgt voor een dalende oplosbaarheid en het CO₂ treedt (deels) uit oplossing. De temperatuur speelt ook een rol: het bewaren van frisdranken in de koelkast houdt het CO₂ beter in oplossing, of andersom: warme frisdrank verliest sneller zijn prik.

Je hebt goed opgemerkt dat het bruisen veel intenser is wanneer je de cola over ijsblokjes schenkt. Dat heeft alles te maken met het ontstaan (of kunnen bestaan) van de gasbellen. Het drukverschil tussen een gasbel en een vloeistof wordt beschreven in een andere vergelijking, namelijk $Δp = 2γ/r$ (vergelijking van Young-Laplace). Hierin is $γ$ de oppervlaktespanning op het grensvlak tussen de twee fasen, $r$ is de straal van de gasbel en $Δp$ is de Laplacedruk (het drukverschil tussen de binnenkant en de buitenkant van de gasbel). Hoe kleiner de straal van de gasbel wordt (we gaan dus richting 0 voor een "nieuwe" gasbel), hoe groter de Laplacedruk wordt voor dit systeem (voor $r$ = 0 is $Δp$ oneindig groot).

Als gevolg kunnen we concluderen dat het in een vloeistof onmogelijk is om een nieuwe gasbel te creëren, want daarvoor zou een oneindige (Laplace)druk overwonnen moeten worden. Gasbellen kunnen dus enkel bestaan wanneer ze als kleine gasbel reeds aanwezig zijn in een vloeistof: we hebben m.a.w. een startpunt nodig (we noemen dit ook een nucleus). Deze nuclei (bv. kleine luchtbellen) kunnen via een onzuiverheid (bv. een stofdeeltje) of oneffenheid (bv. een beschadiging in het glas) in de vloeistof terechtkomen en door het uit oplossing treden van CO₂ kunnen deze nuclei "aangroeien" tot een grotere gasbel. Wanneer deze gasbel groot genoeg wordt kan ze vervolgens opstijgen en het bruisen begint.

In een proper glas zijn slechts weinig nucleatieplaatsen aanwezig. Een ijsblok is daarentegen een zeer extreme vorm van onzuiverheid/oneffenheid in je glas. Het bevat zeer veel plaatsen waar lucht vastgehouden wordt als er een vloeistof over gegoten wordt en zo ontstaan dus zeer veel startplaatsen voor gasbelvorming. Het spreekt voor zich dat hier dus veel meer "bruis" kan gaan ontwikkelen. Een ijsblokje is dus vergelijkbaar met een "mentossnoepje", zoals in de bekende Mentos-colafontein (zie bijgevoegd YouTube-filmpje).

Nog een leuk weetje: in een Duvelglas wordt onderaan een "D" (van Duvel) gegraveerd. Door deze gravure bestaan er dus kleine oneffenheden in het glas die als startplaats voor gasbelvorming dienen. Hierdoor krijg je in het midden van een Duvelglas dus een mooie en gecontroleerde opstijgende gasbelstroom.

Bedankt voor je vraag! Hopelijk heb ik ze hiermee beantwoord.

Beste groeten,

Dries