炭酸飲料を振ると吹きこぼれるのはなぜ?
炭酸飲料を振ってから開けると吹きこぼれやすいのは、振ったときに飲み物の中へ小さな気泡がたくさん広がり、ふたを開けるとその泡が急に大きくなるからです。増えた泡が飲み物を押し上げ、泡と一緒に液体が飲み口からあふれます。
振ることで新しい炭酸ガスが作られるわけではありません。大切なのは、容器の中にある二酸化炭素が、開封した瞬間に泡になりやすい状態へ変わることです。
ふたを閉めた炭酸飲料の中はどうなっている?
炭酸飲料には、二酸化炭素という気体が水に溶けています。密閉された缶やペットボトルの中は外より圧力が高く、二酸化炭素が溶けたままになりやすい状態です。水に溶けている二酸化炭素は、目に見える泡とは違います。
ふたを開ける前でも、液体の上にある空間には二酸化炭素などの気体があります。飲み物を静かに置いておけば、気体と液体はある程度分かれた状態になっています。
JAXAは、炭酸飲料のふたを開けると圧力が下がり、溶けきれなくなった二酸化炭素が泡として出てくると説明しています。振っていない飲み物でも泡が出るのは、このためです。
振ると、小さな泡が飲み物全体に広がる
缶やペットボトルを強く振ると、液体が激しく動き、その上にあった気体が小さな泡になって液体の中へ入り込みます。泡は飲み物のあちこちに散らばり、泡と液体が触れる場所が増えます。
水に溶けている二酸化炭素が新しく泡を作るには、まずごく小さな気体の集まりを作る必要があります。しかし、すでに泡があると、二酸化炭素はその泡に入り込んで大きくなりやすくなります。
米国の科学雑誌「Scientific American」に掲載されたユタ大学の化学者の説明では、振ることでできた小さな泡が、二酸化炭素が液体から抜け出すためのきっかけになるとされています。これが、静かに置いた飲み物よりも激しく泡立つ理由です。
ふたを開けると、どうして飲み物まで噴き出す?
振った炭酸飲料を開けると、次の順番で吹きこぼれが起こります。
- ふたを開けて容器内の圧力が急に下がります。
- 溶けていた二酸化炭素が、液体中に散らばった小さな泡へ次々に移ります。
- たくさんの泡が一斉にふくらみ、上へ向かって動きます。
- 泡の間に飲み物が巻き込まれ、泡と液体が飲み口からあふれ出します。
振っていない飲み物では、泡が少しずつ生まれるので、二酸化炭素が比較的ゆっくり抜けます。振った場合は、最初から泡のきっかけがあちこちにあるため、同じ開封でも変化が一気に進みます。
振ると、容器の中の圧力が高くなるの?
「振ると中の圧力がどんどん上がるから噴き出す」と思うかもしれません。しかし、同じ温度で密閉した炭酸飲料を振っただけでは、基本的に容器内の圧力が高くなるわけではありません。
米国化学会シカゴ支部は、振ることで圧力が上がるという考えは誤解で、液体の中に小さな泡が多数散らばることが原因だと説明しています。吹きこぼれの大きな違いは、開封時にどれだけ速く、たくさんの泡が育つかです。
なお、日光などで飲み物の温度が上がった場合は別です。温かい飲み物は二酸化炭素が液体に溶けにくく、開けたときに噴き出しやすくなります。
振った後、しばらく置くと吹きこぼれにくくなるのはなぜ?
振った容器を立てて静かに置くと、飲み物の中に散らばった小さな泡の一部が上へ浮かび、液面の上の空間へ戻っていきます。泡のきっかけが液体中に少なくなるため、開けた瞬間の激しい泡立ちを抑えやすくなります。
日本コカ・コーラも、自動販売機から取り出した直後や衝撃を受けた後は、少し時間を置いてからゆっくり開けるよう案内しています。
ただし、何分待てば必ず吹きこぼれなくなるという共通の時間はありません。振り方や飲み物の温度によって状態は違うため、落ち着いたように見えても急にふたを開けないようにします。
吹きこぼれを抑える安全な開け方
振ってしまったペットボトルや、落とした炭酸飲料を開けるときは、次のようにします。
- 容器を立てて静かに置く。 振った直後には開けず、しばらくそのままにして泡が落ち着くのを待ちます。
- 温かい場合は冷やす。 冷えているほうが二酸化炭素が溶けていられるため、冷蔵庫などで適度に冷やします。高温の場所や直射日光の当たる場所には置きません。
- キャップを少しだけ緩める。 ペットボトルは立てたまま、ふたを少し回して「プシュッ」とガスが抜けるのを待ちます。顔を飲み口に近づけないでください。
- 泡が引いてからゆっくり開ける。 泡が飲み口まで上がってきたら、いったんふたを閉めて待ちます。落ち着いたら少しずつ開け直します。
これは日本コカ・コーラが紹介する開け方です。缶など途中でふたを閉め直せない容器は、十分に落ち着かせてから、ゆっくり開けましょう。電子機器のそばでは開けず、万一吹き出しても困らない場所で扱ってください。
缶を指でたたけば、すぐ開けても大丈夫?
炭酸飲料の缶を軽くたたくと吹きこぼれにくくなる、という話があります。しかし、必ず防げる方法ではありません。米国化学会シカゴ支部では、缶をたたいた場合とたたかない場合で、はっきりした違いが見られなかった実験例も紹介しています。
たたく方法を当てにしてすぐ開けるより、振らないように持ち運び、衝撃を受けたら静かに置き、ゆっくり開けるほうが確かな対処です。