Bir şişede gazlı bir içecek (örneğin soda veya şampanya) çalkalandığında, içerisinde neden fışkırma meydana geldiğini hiç merak ettiniz mi? Bu fenomen, fizik ve kimya ilke ve yasalarıyla açıklanabilir.

Karbonasyon Nedir?

Bazı içecekler, tat ve hissiyatı iyileştirmek için karbondioksit (CO2) gazıyla zenginleştirilmiştir. Bu sürece karbonasyon denir. Gaz, sıvı içinde çözündüğünde, basınç altında tutulur. Bu basınç, şişenin sıkıca kapatılmasıyla içeride tutulur.

Çalkalamanın Etkisi

Gazlı içeceklerde çözünmüş halde bulunan karbondioksitin yüzeye çıkmasıyla artan basınç,sıvının şişeden patlarcasına ani bir şekilde çıkmasına neden olur. Ancak gazın sıvıdan kaçmasına molekül ölçeğinde neden olan nedir?

Bir şişeyi çalkaladığınızda, içerisindeki CO2 gazının sıvıdan ayrılmasına neden olursunuz. Sıvı içerisinde minik kabarcıklara dönüşen bu gaz, çalkalama sonucu enerjiyle hareketlenir. Kabarcıklar, sıvı içerisinde yüzeye doğru hareket ederek büyür ve birleşir.

Fışkırma Olayı

Şişe ilk açıldığında hafif bir ses duyulur. Bu dışarı çıkan karbondioksitin sesidir. Şişe kapalıyken karbondioksit belli bir basınç altında tutulur ve uygulanan bu basınç gazın suda çözünerek karbonik asidin sulu çözeltisini oluşturmasını sağlar. Ancak bu durumda ortamda sadece karbonik asidin sulu çözeltisi değil bir miktarda karbondioksit vardır. Çünkü karbondioksit suda çözünerek karbonik asidi oluştururken açığa çıkan karbonik asidin bir kısmı tekrar karbondioksite dönüşür. Bu sırada gaz çoğunlukla şişenin yukarı kısımlarında toplanır.

Bu büyüyen kabarcıklar yüzeye ulaştığında, gazlı içeceğin basıncı aniden artar. Eğer şişe açılırsa, içeride biriken bu ekstra basınç, sıvının hızla dışarı fışkırmasına neden olur.

Şişe açıldığında ise içindeki basınç aniden düşer ve karbondioksit genleşerek daha fazla hacim kaplamaya başlar. Şişe açıldığında çıkan sesin nedeni budur. Şişe çalkalandığında kabın üst kısımlarında biriken gaz çok sayıda küçük baloncuk şeklinde içeceğin tamamına dağılır. Şişe açıldığında küçük gaz baloncukları çok hızlı bir şekilde genleşir. Örneğin kapalı bir gazlı içecek şişesinin içindeki basınç atmosfer basıncının 4 katıysa, Boyle Yasası’na göre (sabit sıcaklıkta bir gazın hacminin ve basıncının ters orantılı olarak değiştiğini söyler) şişe açıldığında basınç 4 kat azalırken gaz baloncuklarının hacimleri 4 kat artar. Bu baloncuklar hızlı bir şekilde şişeden çıkmak için bir yol arar ve bunu yaparken patlamaya sebep olacak şekilde sıvıyı şiddetli bir şekilde iter.

Noktalar ve Nükleasyon

Ayrıca, şişelerin iç yüzeyinde veya içeceklerde asılı duran partiküllerde gaz kabarcıklarının oluşmasını teşvik eden noktalar da bulunabilir. Bu noktalara nükleasyon noktaları denir. Nükleasyon noktaları, CO2’nin sıvıdan ayrılmasını ve gaz kabarcıklarının oluşmasını kolaylaştırır. Bir şişeyi çalkaladığınızda, bu nükleasyon noktalarının etrafında daha fazla kabarcık oluşur.

Sonuç

Bir şişedeki gazlı içeceği çalkalamak, içerideki karbondioksit gazının sıvıdan hızla ayrılmasına neden olur. Bu, şişenin içindeki basıncın artmasına ve şişe açıldığında sıvının fışkırmasına yol açar. Bu nedenle, özellikle gazlı içecekleri tüketirken dikkatli olmalı ve ani hareketlerden kaçınmalıdır.