コーラとメントスはなぜ噴き出すのか
コーラにメントスを入れると巨大な噴水が吹き上がる。化学反応ではなく純粋に物理的な表面現象 — メントスの微細なざらつきが何千もの核生成点を同時に提供し、溶けていたCO2を爆発的に放出する。
コーラにメントスを落とすと巨大な噴水が吹き上がる。
誰もが一度は見たか、自分で試したことのある実験。
なぜこんなに激しい反応が起きるのか。
メントスとコーラの間で化学反応が起きているのではないか。
酸が何かと出会って爆発するように。
化学反応ではない。純粋に物理的な表面現象だ。
コーラの中には[二酸化炭素 CO2]が圧力で溶けている。滑らかなグラスの表面ではCO2はゆっくり抜けるが、泡が形成されるには「種」が必要だ。これを[核生成点] (nucleation site)という。
メントスの表面を拡大すると、滑らかに見えても微細にざらついている。このざらつきが何千もの核生成点を同時に提供する。無数の泡が同時に発生し、短時間でCO2が爆発的に放出される。
さらにメントスのコーティング[gum arabic]がコーラの表面張力を下げ、泡形成を加速する。ダイエットコーラが普通のコーラより激しく吹き出す理由 = アスパルテームが表面張力をさらに下げるため。
つまりメントスはコーラと「反応」していない。表面のざらつきでCO2放出を助けているだけだ。
左は表面比較のズームだ。滑らかなグラスは核生成点が少なくCO2がゆっくり抜け、メントスのざらついた表面は多くの点を同時に提供する。表面トグルで両者を切り替え、核生成点の数の違いを直接確かめよう。
右はコーラ内のCO2の進行段階だ。段階ボタンを押そう: ① CO2が圧力で溶解 → ② メントス投入、核生成点が活性化 → ③ 泡が同時に発生 → ④ 爆発的なCO2放出と噴水。コーラ種類トグル(普通/ダイエット)で表面張力の差による噴出の激しさを比較できる。
表面トグルで滑らかなグラスとメントスのざらつき表面の核生成点数を比較し、段階ボタン(①~④)でCO2溶解 → 核生成 → 同時の泡 → 噴出を追い、コーラ種類(普通/ダイエット)で表面張力による噴出の激しさを確認する。
ビールグラスの傷ビールグラスに微細な傷を入れると泡が立ちやすい。醸造所が核生成点を供給するために意図的に刻んだ模様。
シャンパングラスの突起シャンパングラスの底に小さな突起を刻む理由も同じ。泡が一筋に美しく立ち上るよう核生成点を集めている。
コーラのグラスを叩くコーラのグラスの横を叩くと泡が吹き上がるのも、新しい核生成点が作られるから。振るともっと激しいのも同じ原理。
ひと握りの砂メントスでなく塩や砂を入れても噴出する。ざらついた表面なら何でも核生成点になる。メントスは表面積が広く速く沈むので効率が良いだけ。
実験の安全メントスの噴水は屋外で、服にコーラがベタつく程度の日常的な注意さえすれば楽しめる物理実験。化学反応ではないので危険物質はない。
爆発のように見えるメントスの噴水も、実は小さな泡が同時に湧き上がった結果だ。