Sodavands frysepunkt
January 1st 2006 07:18 am
Så var det dagen, hvor statsministeren holdt sin nytårstale. En blog, der reklamere med “mest politik”, burde naturligvis kommentere den; men det er der så mange andre, der gør, og i øvrigt var talen ganske tandløs og uinteressant. Nej nu til noget mere interessant.
Jeg har haft en kasse sodavand stående på min teresse de seneste dage, og jeg har helt glemt at tage den indenfor. Men ingen af sodavandene er frosset til is trods det, at temperaturen har været nede på omkring -4 °C. Men fryser vand ikke ved 0 °C? Det har faktisk undret mig, at ingen flasker er sprunget. Men efter at have tænkt lidt over det, er det egentlig ikke så mærkeligt. Umiddelbart kunne jeg komme på 2 forklaringer.
- Der er et større tryk i en sodavandsflaske. Og modsat de fleste andre stoffer, så falder vands smeltepunkt med trykket. (Det er bl.a. derfor, at man kan stå på skøjter. Det store tryk mellem klingen og isen smelter isen og skøjten glider hen over isen.)
- Partikler i vand sænker frysepunktet, som vi kender fra saltning af veje. Derfor vil kulsyre, sukker, phosporsyre m.v. sænke sodavands frysepunkt i forhold til vands frysepunkt.
Er det så 1. eller 2. der giver forklaringen? Ved lidt søgning på Google kan man hurtigt udelukke 1., da et tryk på 13.35 MPa kun giver et smeltepunktstemperatur på -1 °C (kilde). Overtrykket i en sodavand kan højest være 1 bar = 0,1 MPa.
Ergo må frysepunktsænkningen skyldes de forskellige partikler i sodavanden. Frysepunktssænkningen i en opløsning er en kolligativ egenskab. Det vil sige den afhænger kun af antallet af partikler, men ikke af hvilke partikler det drejer sig om. Så både kulsyre, sukker, phosphorsyre bidrager til frysepunktsænkningen.
Frysepunktsænkningen i ideale følger i øvrigt følgende formel
ΔTf = Kf · cmolal, partikel
hvor Kf = -1,8 °C/molal.
Heraf kan vi konkludere, at en ligth sodavand vil fryse til is før end en almindelig sukkerholdig sodavand. Dog vil jeg tro, at det primært er kulsyren i sodavanden, der forårsager frysepunktsænkningen.
Jeg har dog ikke umiddelbart kunnet finde nogle data for colas smeltepunkt, men hvis der er nogle, der er bedre til googling end mig, så smid en kommentar.
Dem, der er nået til vejs ende i denne posting, er givetvis folk, der er enig med mig i, at ovenstående er mere interessant en statsministerens nytårstale 😉
MS
Acq responded on 01 Jan 2006 at 01:27 #
😀 Jeg kan kun sige et: Nørd!! Og så alligevel.. jeg var tæt på at hoppe over og grave en af mine gamle fysikbøger frem for at slå op om det er CO2 eller sukkeret/smagsstoffene der gør den store forskel. Det er 1. jan så jeg bliver siddende og spekulerer derimod lidt over om din tese vedr. færre molekyler i light sodavand holder? Dit næste projekt kan blive at regne på den kogepunktsænkning der sker når man tilsætter NaCl-ioner til vand 😉 Godt Nytår!
Morten Sørensen responded on 01 Jan 2006 at 02:06 #
Tak for komplimentet 😉
M.h.t. forskellen i frysepunkt for ligth/almindelig cola. Jeg har netop kigget på en Coca Cola flaske. Den indeholder 10,6 g sukker pr. 100 mL; medens en light stort set ikke indeholder sukker. Hvis man antager at sukkeret er saccharose med en molarmasse på 342,3 g/mol, vil sukkeret alene give en frysepunktssænkning på 0,55 °C. Dog er koncentrationen så stor, at opløsningen ikke længere er ideal, så sænkningen vil sandsynligvis være mindre, men dog målelig.
Jeg får udfra, at du mener kogepunktsforhøjelse, når man tilsætter NaCl til vand og ikke sænkning.
Acq responded on 02 Jan 2006 at 12:02 #
Min pointe med lightsodavand er at ja, der er ikke sukker i, men hvilken effekt har sødemidlet? Hvis vi antager at det er aspartam, så har vi her en kombination af asparginsyre og phenylanalin (bundet at methanol) – to relativt store molekyler og det kunne potentielt bidrage til frysepunktsænkningen. Men så igen, mængderne af tilsat aspartam er jo sikkert forsvindende lille, kva den store sødende effekt, så du har ret…og jeg tror hellere jeg må lade være med at rode mig ud i flere spekulationer her, det er vist alt for længe siden jeg aktivt har haft fingrene i kemien. Men hyggeligt, det var det! 😀
Kynde responded on 03 Jan 2006 at 07:44 #
Jeg er ret sikker på det er kuldioxiden der gør den største forskel.
Men det kan man jo let efterprøve.
Man skal bare sætte en doven cola ud på terrasen og se om den fryser hurtigere end den uåbnede. Da vi har udelukket overtykket som en mulighed kunne det jo let gøres.
Der er meget brus i coca cola. Meget mere end i diverse appelsin vand, og jeg har før observeret at Cola ikke fryser når de andre vand gør. Også andre af Coca Cola companiets vand altså.
Men jeg havde ikke opdaget forskellen på light og alm. Cola.
Det kunne meget vel være sukkeret…
Yderst spændned om som du selv siger så har du nok intet liv Morten :-p
Marianne Therp responded on 12 Jan 2006 at 04:11 #
Du tager fejl i, at man kun kom til vejs ende, hvis man opfatter statsministerens tale som uinteressant.
Jeg syntes, den var udmærket, savnede kun en mere positiv holdning til det at velfærdskommissionen kom frem med en masse forslag eller en undskyldning fordi han et par min. efter offentliggørelsen sablede næsten alt ned.
Jesper responded on 26 Jan 2006 at 12:19 #
Hej…
Jeg synes dette er et interessant enme. Mit eksempel er bare med øl. Jeg var på skitur med gymnasiet sidste år hvor vi havde 25cl ølflasker stående udenfor hele tiden. der opleved jeg noget jeg ikke kan forstå. Jeg tog ind øl inden for og så at den var helt flydende men MEGET koldt så duggen frøs på siden. Da jeg åbnede den gik der kort tid og så kom der en pølse af is-øl op af flasken og ned af kanten, og det blev ved. Jeg har læst indlæget med forklaringen med antal partikler, men burde den så ikke også være flydende efter jeg har åbnet den. kan det være noget med trykket her.
Kan nogen forklare dette?
Morten Sørensen responded on 27 Jan 2006 at 02:30 #
Jeg tror, forklaringen er ret enkel. Når øllen fryser til is, udvider øllen sig. Derved stiger trykket inde i flasken. Når du så åbner flasken vil overtrykket presse is-øllen op, da is har en mindre massefylde end vand.
Du kan sammenligne det med at ryste en sodavandsflaske og så åbne den bagefter, og det bruser over.
Morten Sørensen responded on 28 Jan 2006 at 02:36 #
Jeg kan komme i tanker om to muligheder.
1. (Og den jeg finder mest sandsynlig). Du skriver om øl og skitur. Der er den mulighed – årsagerne være usagte :-), at du ikke har set, at der faktisk var is inde i øllen omsluttet af væske.
2. Øllen har været underafkølet og åbningen af flasken og den deraf følgende trykstigning, afbrusning eller andet, har været det, der har fået den underafkølede øl ud af sin metastabile tilstand og fået den til at fryse til is. Lidt usandsynligt men ikke umuligt.
jesper responded on 28 Jan 2006 at 03:02 #
ok men hvordan kan øllen være helt uden iskrystaller inden man åbner og så blive til is når den åbnes?
Jesper responded on 29 Jan 2006 at 03:08 #
tak for det… ja du kan selfølgelig have ret i at vi kan have overset krystallerne inden åbningen. Det andet med trykændringen og underafkøling var også det jeg havde haft i tankerne, men ville godt lige høre det fra en der har forstand på det…