Warum fror mein flüssiges Soda ein, nachdem ich es aus dem Kühlschrank genommen und geöffnet hatte?

Es ist keine Störung, die Flüssigkeit wird in diesem Fall nicht unterkühlt. Richtig ist es aber bei 0 Grad.

Es ist nicht direkt der Druckabfall, da Sie anhand der Beobachtung, dass der Druck nicht mehr als ein paar Atmosphären beträgt, eine Obergrenzenschätzung dafür abgeben können, wie viel Kühlung der Druckabfall direkt bewirkt. Das bedeutet, dass der Raum des Gases in der Flasche mit einem Faktor von beispielsweise 10 multipliziert wird (das ist zu groß) und (kT-mal) der Entropiegewinn pro Atom beträgt

$kT\Delta S = kT log(10)$

und kT ist 1/30 eV, also erhält man bestenfalls 1/10 eV pro Gasatom. Die Dichte des Gases oben beträgt 1/300 der Dichte von Wasser, und die maximale Gesamtabkühlung durch die Ausdehnung dieses Gases ist pro Atom Flüssigkeit vernachlässigbar. Beim Komprimieren einer Flüssigkeit gibt es kein nennenswertes Kühlen und Erhitzen, da dabei im Wesentlichen keine Arbeit geleistet wird, sodass der Druckabfall nichts mit der Flüssigkeit zu tun hat.

Aber der Druckabfall macht das Soda bezüglich seines gelösten CO ₂ übersättigt , und dieses CO ₂ gast aus einem flüssigen Zustand in einen gasförmigen Zustand aus, und das ist ein enormer Gewinn an Entropie. Durch das Ausgasen des gelösten CO ₂ in Blasen erhält jedes CO ₂ -Atom eine 300-fache Vergrößerung des verfügbaren Volumens zum Durchwandern, wodurch die Flüssigkeit gekühlt werden kann

$kT log(300) \approx {1\over 4} eV$

Also bekommst du$.25 eV$pro freigesetztem CO ₂ -Molekül, was der Bindungsenergie eines Wassermoleküls vergleichbar ist. So gefriert jedes ausgegaste CO ₂ in der Größenordnung von 1 H ₂ O, und dies gefriert ein Netzwerk aus Wasserfäden um die ausgegasten Blasen herum, wodurch ein Matsch entsteht.

Farenheit kalibrierte sein Thermometer so, dass 0 Grad der Gefrierpunkt von Salzwasser war. Süßwasser gefriert bei 32F. Wasser mit darin gelösten Stoffen gefriert bei einer niedrigeren Temperatur als Wasser mit weniger darin gelösten Stoffen.

Eine andere Hypothese, warum Soda nach dem Öffnen gefriert, ist, dass beim Öffnen etwas CO2 ausgast und weniger CO2 im Wasser gelöst wird. Dies erhöht die Temperatur, bei der das Soda gefriert.

Es ist möglich, dass das Soda auf 27 ° F gekühlt wurde und dass der Gefrierpunkt von Soda mit viel CO2 25 ° F beträgt, sodass es flüssig bleibt. Wenn Sie es öffnen, entweicht genug CO2, um den Gefrierpunkt auf 30F zu ändern, und ein Teil der Soda gefriert.

Ein Test wäre zu sehen, ob die Limonade beim Öffnen kälter oder wärmer wird. Im obigen Beispiel würde sich das Soda beim Öffnen von 27F auf 30F erwärmen. Ich vermute, dass eine Limonade, die beim Öffnen gefriert, etwas wärmer wird, aber dass eine Limonade, die beim Öffnen nicht gefriert, etwas kühler wird - so leicht, dass ich bezweifle, dass ich sie messen könnte.

das ist sehr einfach. Wenn ein Gas an Druck verliert, kühlt es ab. Wenn die Oberseite von einem kohlensäurehaltigen Getränk entfernt wird, wird Gas freigesetzt, das sich ausdehnt und die Flüssigkeit so weit abkühlt, dass sie gefriert. Öffnen Sie irgendwann das Ventil an einer Tauchflasche. Die austretende Luft wird kalt sein, sie dehnt sich aus. derselbe Tank wird beim Befüllen sehr heiß. Deshalb werden sie beim Befüllen in Wassertanks gestellt.

Das liegt am idealen Gasgesetz, PV=nRT. Das Soda ist in der verschlossenen Flasche oder Dose im Gleichgewicht. Aber wenn Sie es öffnen, wird dieses Gleichgewicht gestört. Der Druck wird verringert, sodass auch die Temperatur sinkt.