მენტოს პიტნის დამატება კოლას ბოთლში, რაც იწვევს ძალადობრივ რეაქციას და ქაფის შადრევანს, უკვე კლასიკური გასართობია, რომელსაც იყენებენ მასწავლებლები და პრომოუტერები მთელს მსოფლიოში, რათა გააღვიძოს ბავშვებმა ფიზიკა და ქიმია. თუმცა, ამ შემთხვევაში მომხდარი ზოგიერთი მიკროპროცესები ჯერჯერობით ნაკლებად არის შესწავლილი. სტატიის ავტორებმა, გამოქვეყნებული Journal of Chemical Education– ში, გაარკვიეს, თუ როგორ იმოქმედა კანფეტში მიკროპორების წნევამ და ზომამ ცნობილ ხრიკზე. გუნდმა ჩაატარა კვლევის ექსპერიმენტული ნაწილი შეერთებული შტატების ისეთ სანახაობრივ ადგილებში, როგორებიცაა სიკვდილის ველი და კლდოვან მთებში პიკსის მწვერვალი, ზოგიერთი შედეგის გადაღება ვიდეოზე.
ძირითად დონეზე, რეაქციის ახსნა საკმაოდ მარტივია: თავდაპირველად, CO2 იხსნება სითხეში წნევის ქვეშ. ბოთლის დეპრესიულობა იწვევს წნევის ცვლილებას, რის შედეგადაც სითხეში აირის კონცენტრაცია მცირდება და მისი ნაწილი ატმოსფეროში იხსნება.
რაც უფრო აქტიურად ხსნარი ურთიერთქმედებს მიმდებარე ჰაერთან, მით უფრო აქტიურად გამოდის გაზი: ეს ასეა, მაგალითად, თუ შეანჯღრიეთ ბოთლი. მენტოები უბრალოდ მკვეთრად აჩქარებენ ამ პროცესს. წინა კვლევებმა აჩვენა, რომ ტკბილეულის ფოროვანი სტრუქტურა უზრუნველყოფს სრულყოფილ ხაფანგებს ჰაერის პატარა ბუშტების დასაჭერად. როდესაც ერთი ასეთი "ტაბლეტი" შედის სასმელში, მისი ზედაპირი უზრუნველყოფს შესანიშნავ ჰაერს კონტაქტში გახსნილი CO2 ბოთლის შიგნით. შედეგად გაზი დაუყოვნებლივ გამოდის გარეთ.
აქამდე, ამ პაწაწინა ბუშტუკების ზუსტი ზომა შეიძლება შეფასდეს მხოლოდ კანფეტის ტექსტურირებული გარსის მიკროგრაფიდან. ამ შემთხვევაში, რეაქციაზე ზემოქმედების თვალსაზრისით, ეს არის მნიშვნელოვანი შეკითხვა: ნახშირორჟანგი რომ დატოვოს ხსნარი, თითოეულმა ბუშტმა უნდა უზრუნველყოს აუცილებელი ზედაპირი საკმარისი გაზის ნაკადისათვის. თეორიულად, მათი დიამეტრი ერთ მიკრომეტრზე მეტი უნდა იყოს, მაგრამ უფრო დიდი ბუშტუკები ასევე იკავებენ მეტ ადგილს, ამცირებენ იმ უბნების რაოდენობას, რომლებშიც იწყება რეაქცია, რამაც ასევე შეიძლება გავლენა მოახდინოს პროცესის მიმდინარეობაზე.
მეცნიერის ვიდეო / © YouTube - Tommy Technetium
ვინაიდან შეუძლებელია ნორმალურ პირობებში ასეთ მიკრო დონეზე გაზის გათავისუფლების მომენტის დაფიქსირება, მეცნიერებმა გამოიტანეს სპეციალური გამოსავალი. ეს მოითხოვს ძირითადი ფიზიკური რეაქციის ურთიერთობების გამოყენებას, კერძოდ, ცვლადებს, როგორიცაა წნევა და მოცულობა.
თომას კუნზლემანმა, პროფესორმა ქიმიის პროფესორმა სპრინგ არბორის უნივერსიტეტში, შემთხვევით გაარკვია, რომ ეს რეაქცია კიდევ უფრო დრამატულია, თუ ეს მოხდა მაღალ სიმაღლეებზე. ამის აღმოჩენის შემდეგ მან დაუკავშირდა კოლორადოს კოლეგას რაიან ჯონსონს და გადაწყვიტა მისი ჰიპოთეზის გამოცდა. კუნზლემანმა და ჯონსონმა ჩაატარეს მთელი რიგი ექსპერიმენტები (და ამავე დროს ბევრი გაერთნენ, როგორც ეს ჩანს კუნზლმენის ვიდეო ბლოგში "წარმოუდგენელი ძიებები") სხვადასხვა პირობებში: სიკვდილის ველიდან, სადაც დედამიწის ზედაპირის სიმაღლეა მდებარეობს ზღვის დონიდან ქვემოთ, კლდოვან მთებში 4300 მეტრ სიმაღლეზე.
ხრიკი მენტოსთან და კოკასთან ერთად ზღვის დონიდან სხვადასხვა სიმაღლეზე / © Kuntzleman & Johnson, Journal of Chemical Education, 2020
მათ აღმოაჩინეს, რომ ჰაერის წნევას მარტო არ შეუძლია ახსნას დაკვირვებები, რის გამოც ადგილი აქვს უფრო ზუსტი ცვლადების წარმოქმნას, რაც ხელს უწყობს ქაფის წარმოქმნას. ჰაერის წნევის რყევების შესახებ მონაცემების შერწყმა დეგაზაციის დროს დაკარგული მასის გაზომვასთან და სხვადასხვა კანფეტებს შორის შედარებებთან ერთად, კუნზლემანი და ჯონსონი მალევე მიხვდნენ, თუ რატომ იყო მენტოსი საუკეთესო არჩევანი ამ ტიპის საქმიანობისთვის.
მათი განტოლებები ვარაუდობენ, რომ გაზის გათავისუფლების ცენტრები დიამეტრის ორიდან შვიდ მიკრომეტრამდეა, რაც უზრუნველყოფს ბალანსს და კომპრომისს ბუშტუკების ზომასა და კანფეტების ზედაპირზე ცენტრების სასურველ რაოდენობას შორის. დასკვნა კარგად ჯდება არსებულ მოდელებში, რომლებიც ხსნიან რეაქციას, ასევე ამ მოდელების საფუძველზე ფორების მიკროგრაფიულ სურათებს.
მიღებული მონაცემები დაეხმარება მასწავლებლებსა და ბავშვებთან მომუშავე მეცნიერების პოპულარიზაციას, უკეთ გააცნობიერონ პროცესის მექანიკა, რაც იმას ნიშნავს, რომ უკეთესია ეს აუხსნას მათ მაყურებელს და აჩვენოს მათ სამყარო ერთდროულად უფრო რთული და გასაგები, ახალი თაობების მოზიდვის მიზნით. ფიზიკისა და ქიმიის საიდუმლოებების ამოხსნა.
