Vores læser T. Rasmussen har spurgt:

Når man tømmer en af de nyere typer af sodavandsflasker – de meget tyndvæggede – ved stuetemperatur og derefter stiller den udendørs i kulden, så skrumper den ofte 15-25 pct. i volumen.

Ifølge loven om idealgasser pV=nRT, så er n (mol atmosfærisk luft) og R (idealgaskonstanten) konstant, mens T ændrer sig ca. 20 grader K. Både p og V reduceres tilsyneladende langt mere end de ca. 6 pct. reduktion på højre side af ligningen.

Spørgsmål: Er der en god forklaring knyttet til elasticiteten af flaskevæggen, eller er der bare en mangel på forståelse af ligningen?

Anton A. A. Smith, postdoc i polymerkemi på Stanford University, svarer:

Uden selv at have gjort observationen har jeg et bud på en forklaring.

Du kommer allerede ind på løsningen ved at have lavet beregningen ud fra idealgas-ligningen. Den er en approksimation, der ikke holder, hvis gasserne fortætter. Der er tale om, at to af de tilstedeværende gasser ikke følger idealgasligningen ved de givne betingelser, navnligt CO₂ og H2O.

Hvis flasken er helt tør, og det er atmosfærisk luft ved 100 pct. luftfugtighed, er der en yderligere ca. 1,7 pct. reduktion af volumen som følge af, at vand ikke opfører sig som en idealgas ved de givne betingelser. Dette skyldes en faseovergang fra vand som gas til væske. Men dette er kun en beskeden reduktion i forhold til, hvad der beskrives.

Siden det drejer sig om en tømt sodavandsflaske, er mit gæt på yderligere reduktion af volumen-reduktion, at der er en stor mængde CO₂ i gasfasen, og at det altså ikke er atmosfærisk luft, der er i flasken.

CO₂ har en langt højere opløselighed i vand ved lavere temperaturer, og der skal ikke være meget vand I bunden af flasken til at opløse en anseelig mængde CO₂ fra gasfasen.

Vand kan indeholde gasser, og deres opløselighed er kraftigt afhængig af temperaturen. Dette kan man også se i køkkenet, når man koger vand, og der dannes små gasbobler på varmelegemet, lang tid før vandet koger.

Det er af samme årsag, at elkedler kalker til i Danmark. Vand kan reagere med CO₂ og danne kulsyre. Kulsyre, som dannes af CO₂'s reaktion med vand, kan opløse calciumkarbonat (kalk) i undergrunden som calciumhydrogenkarbonat, der er vandopløseligt. Disse reaktioner er alle ligevægte, så når CO₂ fjernes fra vand ved kogning, får det calciumkarbonat til at fælde ud, og varmelegemet kalker til.

Det kan gå tilbage i opløsning igen, hvis det reagerer med en vilkårlig syre som eddike eller citronsyre. Præcis hvor meget CO₂, der kan opløses, er afhængig af mængden af vand, der er tilbage i flasken.

Grunden til, at flaskerne krymper mere sammen end de gamle, er, at de har en tyndere plastvæg. De er lavet til at modstå et mildt overtryk, men ikke til at være stabile ved undertryk, lidt ligesom det ses ved dette eksempel.