Hoe ontstaat frozen cola?

Ik heb dit wel is eerder gezien maar wist niet dat het nu ook in automaten beschikbaar is voor consumenten.

Ik heb dit wel is zelf gedaan met een flesje bier, ongeveer 3 uur staand in de vriezer zetten, dan voorzichtig eruit halen en dan het flesje hard op de tafel neerzetten en het bevriest voor je neus.

De wetenschap erachter weet ik niet exact, maar het heeft te maken met de klap die de inhoud van het flesje krijgt waardoor de moleculen in beweging komen en een kettingreactie veroorzaakt, waardoor het bevriest.
dat zie je ook in het filmpje, de cola word geschud en het proces begint.

Maar hoe ze dat precies in die automaat voor elkaar krijgen weet ik niet.

De Mythbusters hebben het ooit gedaan met bier. Zie link video.

Het draait allemaal om het verschijnsel 'onderkoeld water'. Daarover heb ik hieronder een deel gekopieerd van een website (zie voor het volledige verhaal de bron). In principe wordt de cola geleverd op een temperatuur die onder 0°C is. Echter er zit CO2 in opgelost, en het staat onder druk. Als nu de druk erafgehaald wordt, en er ontsnapt een beetje CO2 uit de cola, dan zit je opeens onder de kritische grens van het spontaan kunnen bevriezen. En hoe dat gaat:

Bij het groeien van kristallen (ijs, nanomaterialen, colloïden, enzovoorts) zijn er twee soorten interacties belangrijk: de energie van het bulkmateriaal en de energie van het oppervlak. Je kan je voorstellen dat moleculen (maar ook atomen in een metaal) graag middenin een kristal zitten, omdat ze dan omgeven worden door soortgenoten. Alle moleculen zitten op dezelfde manier netjes geordend en dat scheelt enorm in energie. Moleculen die aan de rand van de bulk zitten, zitten net ietsjes anders. Ze worden verschoven, hebben niet aan alle kanten buren en zijn erg ongelukkig. Dit verlies in energie per oppervlakte heet oppervlaktespanning. Weinig oppervlakte geeft weinig energieverlies. Een kristal zou dus het liefst zo min mogelijk oppervlak willen hebben in verhouding tot (zoveel mogelijk) bulk.

Nu gaan we dit toepassen op water (vloeibaar) en ijs (vast, kristallijn). De watermoleculen in water zijn erg blij: ze hebben weinig oppervlakte (weinig energieverlies) en veel bulk (ze zijn allemaal hetzelfde). We weten allemaal dat water stabiel is tussen 0 en 100 graden Celcius en ijs onder de 0 graden. Maar wat nu als we water koelen tot onder de nul graden? Blijkbaar gaat het niet altijd zomaar over in ijs bij 0 graden. Alleen als we energie toevoegen door schudden.

Het verlies in energie door de oppervlaktespanning moet overwonnen worden door het verdienen van energie door de bulk. Deze energie kan door schudden vrij komen (als jij schudt, verricht je arbeid) en dat is net genoeg om ergens een klein kristalletje te laten ontstaan. Verderop in de video zie je dat een klein ‘entkristal’ ook al genoeg kan zijn. Alle andere onderkoelde watermoleculen willen naar de ijsfase en kunnen dat lekker doen aan het entkristal. Ze zorgen ervoor dat het ijskristal minder oppervlakte krijgt en meer bulk.