科学观世界|为何碳酸饮料摇晃之后打开会喷涌而出？其中的原因并不简单( 二 ) 碳酸饮料是广受人们喜爱的一种饮料

未摇晃与摇晃了的碳酸饮料在打开时分别发生了什么变化？
在没有摇晃碳酸饮料再打开瓶盖时，由于上方的二氧化碳气体会排出，空气会进入，因此上方气体中二氧化碳的含量会急剧减小（二氧化碳的压力减小），于是打破了未开封时内部二氧化碳的平衡态，因此溶液会释放出溶解的二氧化碳，但由于水与二氧化碳的结合能力很强，所以，二氧化碳从溶液中释放的速度很慢，也就不会出现饮料喷出来的现象。随着时间的推移，溶液中的二氧化碳含量会越来越少，这也是为什么没有密封的碳酸饮料放半天左右就“没气”了的原因。

文章图片
但经过摇晃后的碳酸饮料中二氧化碳气体从溶液中析出就不一样了，这里存在一个成核与气泡长大的过程。要理解这个过程，我们需要先了解表面张力与表面能这个概念。
表面张力是分子之间的作用力产生的，为了更好的理解这些概念，我们以吹一个气球为例。气球在吹大的过程中，气球分子之间的间距被拉大，于是分子之间的距离具有收缩的趋势，那么分子之间会存在一定的吸引力，这个力的合力会导致气球形成一个向内的压力，这个力就是表面张力。当我们向气球内吹气时，就需要克服这个表面张力，同时气球的表面积也增大了，吹气过程中所做的功就转换成了增加的这部分面积需要的能量，这个表面所拥有的能量就是表面能。

文章图片
在饮料中二氧化碳气泡的产生就和这个吹气球的过程差不多，内部的二氧化碳气体在溶液中聚集，并且逐渐长大，这个过程气泡与溶液就会形成一个表面，这个表面的产生同样需要一定的能量。并且通过计算，这个气泡会存在一个所需能量最大的半径，我们把这个半径称为临界半径，当产生的气泡半径大于临界半径时，气泡就会很容易长大，当能量不足时，气泡半径也就很难突破临界半径，最后这个气泡甚至会变小而消失。

文章图片
而摇晃过程中的奥秘正在于此。当我们摇晃一瓶未开封的碳酸饮料时，虽然对溶解在溶液中的二氧化碳并没有影响，但摇晃的过程中让大量的瓶内气体进入溶液中形成大气泡。当我们打开瓶盖时，由于二氧化碳在溶液与上方气体的平衡被打破，二氧化碳会开始析出，而之前摇晃过程中产生的气泡会帮助溶液中溶解的二氧化碳快速析出。由于摇晃过程中产生的气泡早已突破了气泡产生的临界半径，因此突破了这个能量势垒后，溶解的二氧化碳会在这些原有气泡的帮助下快速长大，无数的这种小气泡迅速长大，体积快速膨胀，于是产生了这些碳酸饮料快速喷涌而出的效果。

文章图片
二氧化碳在原有气泡基础上快速长大

文章图片
总结
以上为什么摇晃过后的碳酸饮料会喷涌而出的真正原因，当我们知道了这个原理之后，也就不难理解为什么平时我们倒啤酒的时候缓慢的倒入杯中就不容易产生气泡，而倒的过程中流动剧烈一点就会快速的产生大量气泡，因为流动过程中引入了大量的小气泡，促进了原来溶解的二氧化碳析出。
【科学观世界|为何碳酸饮料摇晃之后打开会喷涌而出？其中的原因并不简单】那么如果我们不小心晃动了这些碳酸饮料，但又不希望它们因为大量气泡的产生而喷出来时该怎么办呢？这个解决办法很简单，只需要用手指轻轻地多弹几下饮料的瓶壁即可，这是因为，摇晃过程中产生的气泡大部分是附着在内壁上的，当我们用手机轻弹饮料壁时，这些气泡就会被弹开脱附从而浮到表面，减少了溶液中气体的成核点，于是，溶液中溶解的二氧化碳就失去了快速“长大”的条件，就不会发生涌出的现象了。