La Pepsi congelada al abrirse empezó a burbujear y a soltar mucha $C O_2$ y una mezcla espesa de jarabe de azúcar

Question

Dejé una botella de Pepsi de cereza salvaje en el congelador para que se enfriara y me olvidé de ella durante la noche. Cuando me acordé de comprobarlo, la Pepsi estaba completamente congelada y la botella en la que estaba, afortunadamente, no había explotado.

Cuando abrí la Pepsi, empezó a burbujear en la parte superior a pesar de que no había líquido en la botella, ya que estaba completamente congelada. La efervescencia y las burbujas eran un jarabe espeso y muy azucarado que no tenía la misma temperatura que el resto del hielo. Me di cuenta de que en toda la botella este jarabe estaba siendo forzado hacia la parte superior, donde incluso hizo agujeros en el hielo para salir. Finalmente toda la carbonatación parece haber escapado del hielo junto con la mayor parte del azúcar y el colorante.

A continuación se muestran dos fotos que intentan marcar el evento:

¿Alguien tiene alguna idea de por qué ha ocurrido esto? Tengo entendido que el $C O_2$ estaba tratando de escapar del hielo ya que no pudo cuando se formaron los cristales ya que la botella aguantó y la presión se mantuvo contenida. Sin embargo, no tengo ni idea de cómo este túnel pequeños agujeros en el hielo y por qué el azúcar y el colorante casi todos fueron empujados hacia fuera también, nunca he visto algo como esto suceda antes.

Answer 1

Has dado en el clavo con tus presunciones.

Pero de todos modos, aquí hay algunas cosas a tener en cuenta:

- El CO2 tiene un punto de fusión mucho más bajo que el del agua, lo que significa que no se solidificará en las condiciones normales de un congelador doméstico, por lo que seguirá siendo un gas.

- El jarabe azucarado, que contiene grandes cantidades de glucosa, también tiene un punto de fusión inferior al del agua, lo que significa que también permanecerá como líquido entre los cristales de hielo.

- Las moléculas son muy, muy pequeñas.

- Esto se debe a la estructura molecular natural del agua, además de la presencia de pequeñas bolsas de aire que se forman durante el proceso de congelación (lo que explica por qué el H2O se expande cuando es sólido). De ahí que siga habiendo líquido en la botella.

- Siempre que la botella estuviera sellada cuando se congelara, la presión en su interior -aunque reducida por las bajas temperaturas- seguiría siendo superior a la del exterior (la razón por la que las bebidas carbonatadas schhhhhhhhhh cuando se abre, ya que la presión del recipiente se iguala a la normal atmosférica).

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Así que ahora tenemos una botella que contiene agua congelada y un jarabe de azúcar líquido, en presencia de dióxido de carbono gaseoso, con todos los componentes vagamente encerrados en una gran estructura cristalina bajo presión.

Abres la botella... Inmediatamente, la diferencia de presión inicia el enfriamiento schhhhhhh ruido, igualando rápidamente el recipiente a la atmósfera estándar del exterior y liberando su CO2 en el proceso.

Para escapar, la mayor parte del CO2 debe atravesar primero el agua congelada, lo que puede hacer por ser tan pequeña y porque los cristales de hielo tienen numerosos espacios pequeños entre ellos. La migración de cientos de miles de moléculas de CO2 a través del hielo hace que se formen pasajes, agujeros, "túneles".

El CO2 no está solo en el viaje, ya que dentro del agua congelada está el jarabe líquido de Pepsi, que, atrapado en el movimiento del CO2, también utiliza los túneles para subir por el cuello de la botella, empujado hacia arriba y fuera del hielo por la fuerza del gas que se escapa detrás de él.

Este proceso de efervescencia concluye una vez que la presión del recipiente se iguala con el ambiente exterior, deteniendo el movimiento del CO2 y con él: el jarabe, que ahora existe en la abertura de la botella, y en todas sus manos...

Deliciosa.

Answer 2

Además de la información básica proporcionada por Harry, hay que saber que inicialmente el $CO_2$ gas así como el jarabe se diluyen en el agua. Al formarse los cristales de agua, el jarabe y el gas se separan. Las moléculas de gas se unen y forman burbujas.
La cristalización procede en capas desde el exterior hacia el centro de la botella. Como el gas y el jarabe tienen densidades más bajas que el agua, hay una tendencia a que el gas y el jarabe formen tubos a medida que se mueven hacia el centro y la parte superior de la botella. Dado que la cristalización no es uniforme, los grupos "aleatorios" de hielo con tubos, creados por el paso del jarabe y $CO_2$ se forman.