スポーツ終わりなど、のどが渇いている時に飲む炭酸飲料は最高に気持ちいですよね。
そして、友達に炭酸飲料を買ってきてと頼まれた時、誰しもがしたいたずらがあると思います。
そうです！
炭酸飲料を振ってから渡すのです！
開けた友達はえらいことになりますよね。
では、そもそもなぜ炭酸飲料を振ると飛び出てくるのでしょうか？
それは、炭酸飲料にはたくさんの二酸化炭素が溶けており、衝撃によってその溶けていた二酸化炭素が一気に飛び出してくるからですよね！
今回はそのことについてさらに詳しく、順番に説明していきたいと思います。
さらに定番の実験である『メントスガイザー』についても徹底解説していきますよ！
メントスガイザーについてはYouTubeの動画もあります。ぜひご覧ください。
１．炭酸飲料
炭酸飲料は、水にたくさんの二酸化炭素を溶かすことで作られています。
通常なら溶けないくらいの二酸化炭素が無理やり溶けているのです。
このような状態を『炭酸飽和』と呼んでいます。
では、どうやって二酸化炭素をたくさん溶かすのでしょうか？
それは、ずばり！圧力を加えてやるのです。
『ヘンリーの法則』をご存知でしょうか？
溶ける量、つまり濃度は圧力に比例します。
つまり、圧力が高ければ高いほど、溶ける量は多くなるということです。
ではなぜそうなるのか、簡単に説明していくことにします！
科学はイメージが大事ですから。
まず、容器に水を入れて、二酸化炭素を容器内に充満させます。
このままでも二酸化炭素は水に溶けていきますが、ここにどんどん圧力をかけていきましょう。
圧力は二酸化炭素をもっとたくさん入れていくか、上から蓋で抑えつけていけばかかります。
するとどうなるのか？二酸化炭素は空気中では窮屈になってしまうので水の中に逃げて溶けていくことになるのです。
どんどん圧力をかけることで、二酸化炭素が水にどんどん溶けていくというわけです。
このように圧力をかけることで、たくさん二酸化炭素が溶けた炭酸水を作っているわけですね。
そのため、炭酸飲料を開けると振ったりしてないのに、シュワシュワと泡が出てきますよね？
これは密閉された容器が空けられることで、圧力が減り、水から溶けすぎている二酸化炭素が出てくるのです。
この時、内側から外側にすごい押されてるのであれば破裂しないの？大丈夫？と思う方が居られるかもしれません。
良い考え方です。安心してください。このような炭酸飲料のペットボトルは圧力に耐えれるように頑丈に作られており、通常の炭酸飲料が破裂することはありません。
では、炭酸飲料水を早速振ってみましょう！
２．炭酸飲料を振ってみる
炭酸飲料には無理やりたくさんの二酸化炭素が、溶かされていることがお分かりいただけたと思います。
早速、この炭酸飲料を振ってみましょう！
つまり、私たちの手によって物理的な衝撃を与えるということです。
すると、どうでしょう。
水にたくさん溶けていた二酸化炭素が、どんどん水の中から出ようとしてきます。
無理やり逃げ込んでたんだから、ちょっとのことでも出てきてしまうんですね。
まだ密閉されてるのに出てこようとします。
そんな状態で開けてしまうとどうなるのでしょうか？
ただでさえ水の中にはぱんぱんの二酸化炭素、物理的な衝撃がかかっていない状態でも二酸化炭素は自然と出てきます。
しかし、物理的な衝撃で出てきた二酸化炭素もここに合わさるので、水から出ていく時に水の中で気泡となり、水ごと押し上げてしまうんです。
水を沸騰させたことありますよね？あの時にボコボコなってくる状態と同じで、炭酸飲料水を振ると飛び出てくるんですね。
かなりの勢いで飛び出しますので、友達にいたずらしようもんなら大惨事です。
また、これに関連してYoutubeで大人気のメントスにコーラを入れるというものがあります。
身近なものであれだけ衝撃的なものはあまりないですよね（笑）
あれにはちゃんと名称がつけられて『メントスガイザー』と言うそうです。
では、世間で大人気のコーラにメントスを入れると、すさまじい勢いで飛び出てくるメントスガイザーはどうして起こるのでしょうか？
３．メントスガイザー
炭酸飲料に塩や砂をいれると、シュワシュワと二酸化炭素が出きます。
これは塩や砂糖が炭酸飲料に落ちることで、その衝撃で二酸化炭素が出てきているということです。
また、塩は水に溶けやすいので、代わりに二酸化炭素が出てくるとも言えます。
ではメントスを入れるとどうなるのでしょうか？
メントスの成分にゼラチンとアラビアガムがあります。
この二つが炭酸飲料に入ることで水に溶けだし、界面活性剤として働くのです。
界面活性剤の働きとは表面張力を弱めること。
詳しくは↓
表面張力が弱まるということは、界面（今回は二酸化炭素と水の接する面）が安定化し、洗剤や石鹼を入れたときと同様、二酸化炭素の泡が潰されにくくなるということです。
すると、どうなるでしょう？
頑張って水が抱えていた二酸化炭素たちの泡は、界面活性剤が存在しない時よりも潰されなくなるので、どんどん外へと出て行ってしまいます。
さらに、メントスの表面には多孔質と呼ばれる小さな凹凸があり、この凹凸のおかげで通常よりも二酸化炭素の泡ができやすくなるので、よりコーラの中から出てくるのを助けてくれるというわけですね。
ここまでをまとめましょう。
メントスガイザーは界面活性剤による効果と、凹凸、さらにメントスを入れた時の衝撃、この三つの効果が合わさって起きるわけですね。
メントスガイザーは動画でも解説しています⇩
４．炭酸飲料にラムネ
メントスでなくて、ラムネを入れても噴き出るのですが、それもまた原理が少し違っています。
なぜラムネでも炭酸飲料は噴き出してくるのでしょうか？
ラムネの主成分が重曹であることに理由が隠されています。
重曹は炭酸水素ナトリウムです。
重曹は分解されて二酸化炭素を発生させます。
詳しくは↓
つまり、ラムネを投入すると、ただでさえ出てこようとする二酸化炭素に加えて、さらに二酸化炭素を発生させることになります。
なので、水が押し上げられて噴き出てくるのです。
ただ、表示を見ていただければわかると思いますが、最近のラムネは重曹があまり入っていおらず、ぶどう糖がメインですね。
ブドウ糖が溶けるのは吸熱反応であり、こちらのラムネもひんやりとします。
５．さいごに
メントスコーラは確かに面白いですよね。
最初に見た時は衝撃でした。
また、原理を知っていれば、ほかにもたくさん炭酸水を飛び出させることができそうです。
せっけんや、人工甘味料、多孔質を持つ炭や素焼きなどいろんなもので試すのも面白いかもしれません。
ぜひ自由研究でいろいろと試しながらやってみてください！
当ブログでは温めるとどうなるのか試した動画もあります⇩
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