Ученые бросили «Ментос» в колу на вершине горы Пайкс-Пик

Химики изучили зависимость протекания известного опыта с «Кока-Колой» и драже «Ментос» от атмосферного давления для наглядного обучения студентов. Для этого каждые триста метров подъема на гору Пайкс-Пик  и другие вершины они проводили этот опыт и измеряли количество выделяющейся пены. Статья опубликована в Journal of Chemical Education.

Эксперименты с диетической колой и мятными конфетами начались в восьмидесятых годах прошлого века, только вместо драже «Ментос» использовались колечки LifeSavers. Вскоре любители опытов обнаружили, что для этих целей еще больше подходит драже «Ментос», и в 1999 году Ли Марек с его Marek’s Kid Scientists провел первый публичный показ фонтана на «Позднем шоу с Дэвидом Леттерманом» телеканала CBS. Но настоящую популярность этот эксперимент получил после показа по телевидению опытов Стива Спенглера в 2005 году — тысячи людей начали повторять этот эксперимент и выкладывать на только появившийся YouTube свои объяснения происходящему процессу. Стоит отметить, что популярная в этих экспериментах диетическая кола (Diet Coke) в России не продается, ее нишу у нас занимает Coca-Cola zero — другой продукт компании «Кока-Кола».

В 2006 году в 57 серии первого сезона шоу «Разрушители легенд» Джейми Хайнеман и Адам Сэвидж изучили причины такой эффектности опыта: за это ответственны низкое поверхностное натяжение диетической колы из-за наличия аспартама и микропористость мятных драже, за счет чего увеличивается способность к образованию пузырьков на их поверхности. Также они побили существовавший в то время рекорд и заставили струю пены достичь высоты в десять с половиной метров. На сегодняшний день самый масштабный фонтан из «Кока-Колы» и «Ментоса», попавший в книгу рекордов Гиннеса, проведен в Мексике в 2014 году, где 4334 участника фестиваля одновременно погрузили драже в газировку и вызвали большие потоки пены.

Томас Кунтцельман (Thomas S. Kuntzleman) и Райан Джонсон (Ryan Johnson) в своей работе изучили увеличение объема газировки в зависимости от атмосферного давления. Для этого они поднимались на горы Митчелл, Пайкс-Пик и другие горы штатов Калифорния, Невада и Юта, каждые 300 метров бросали конфеты в одинаковые бутылки одной партии диетической колы и замеряли количество выделившийся пены. Эти эксперименты они провели для обсуждения со студентами закона Бойля — Мариотта и зависимости атмосферного давления от высоты над уровнем моря. Опыт гейзера из драже и диетической колы они решили выбрать из-за наглядности и эффектности. По их мнению химические явления, описанные с помощью привычных вещей, проще понимаются и запоминаются студентами.

Они провели исследования дегазации CO₂ при добавлении в газированную воду арбузного драже «Ментос» без сахара. Начальная скорость дегазации составила 0,11 грамм в секунду, затем она уменьшалась и выходила на плато, в котором потерь CO₂ не наблюдалось. Также они рассчитали, что минимальный радиус пузырей углекислого газа равен трем микрометрам в условиях диетической колы при стандартном атмосферном давлении, это число очень удачно сходится с размером пор на поверхности конфет «Ментос», которые они в предыдущей статье измерили на сканирующем электронном микроскопе. И хотя для улучшения способности образования пузырьков на поверхности выгоднее, чтобы у драже поры были еще меньше, количество растворенного газа для эффективного вспенивания на его поверхности потребуется в 4 раза больше. А потому в этом эксперименте совпали размеры пор драже «Ментос» и концентрация растворенного углекислого газа в диетической коле.

С увеличением высоты подъема количество выделяющейся пены увеличивалось, каждые 300 метров ученые термостатировали бутылку колы до определенной температуры для более точного проведения эксперимента. Так, у подножия Пайкс-Пик при температуре 18-21 градусов Цельсия в этом процессе выделялось около 600 миллилитров пены, а на вершине (примерно четыре тысячи метров над уровнем моря) — 1800 миллилитров. При 27 градусах Цельсия 1800 миллилитров пены достигалось уже при 2900 метрах над уровнем моря. Высоту над уровнем при этом определяли с помощью приложения My Elevation. 

Процесс восхождения и экспериментов авторы выложили в открытый доступ на YouTube. Полученные данные предоставляют студентам для описания кинетики процесса и обсуждения невыполнения закона Бойля — Мариотта для неидеальных газов.

Эти ученые выпускают уже не первую статью, посвященную обучению на гейзерах из газированной воды.Ранее они погружали в диетическую колу другие драже «Ментос», чистый и ржавый стальные шарики, шарики из алюминия, оксида циркония, меди и свинца. И пузыри образовывались не только на грубых поверхностях с порами, но и на гладких шариках за счет трибонуклеации — образовании пузырьков углекислого газа происходило в процессе погружения таких шариков на дно бутылки. Все эти наблюдения они используют в образовательных целях, и студенты высоко оценивают такие занятия.

И хотя в Diet Coke нет сахара, риск смерти все равно есть. Полгода назад медики сообщили, что сахарозаменители, которые присутствуют и в «Кока-Коле» без сахара, увеличивают риск смерти от сердечно-сосудистых заболеваний.