炭酸飲料 振動による影響

質問

先日出先の道の駅で1lのアルミ缶に入ったビールを購入しました。
（蓋はペットボトルのように回転させて開けるタイプです）
それをバイクに装着してるバックの中に入れ2時間半ほどかけて帰宅しました。
バイクのタンク部分に装着してるバックなのでエンジンの振動はモロに影響します。
その上道中峠道などもあり、かなり振動に晒されたはずです。

帰宅後約2時間冷蔵庫で冷やした後、開封して飲んでみたところ炭酸が薄いように感じられました。
現地でそのビールを飲んだ事が過去にありますがその時は炭酸が薄かった記憶はありません。
これは運搬方法の影響によって炭酸が抜けてしまったのでしょうか？
開封前でも振動を与え続けるとそのような現象が起こるものなのでしょうか？

回答No.3

noname#224896 · ベストアンサー

＞1つ気になったのがしばらく冷やしても液体中に戻る量はあまりなくとの事ですが
＞もっと長時間冷やせば元通り、或いはそれに近い状態になるのでしょうか？
　ジュースにおけるペットボトルにある空間と液体の，工場出荷状態の最初の比率と，缶ビールの開封前の空間と液体の比率は圧倒的に缶ビールの方が，空間の占める割合が小さいです．
　従って，缶ビールの方が，振っても，液体中の分子の運動は冷却することにより，収束し，工場出荷状態に限りなく近くなるということが言えるでしょう．

　同じ圧力下で同じ温度で冷やしていても，ある一定の限度までしか，成分変化を起こさせないための不活性ガスと二酸化炭素は，溶けなくなります．それ以上は，同じ状態が保たれるだけですので，それ以上，炭酸の濃度が濃くはならないとなります．
　一度，気体として放出した二酸化炭素を液体中に溶かし込むには，かなりの圧力を掛けない限り，元の状態には戻らないことになります．

　冷却の際には，溶け込む気体の体積は，圧力の比（分圧の比）に比例するという法則がありますので，圧力が容器内部で高まったまま，冷却の際に，液体に溶け込むのは，最初に充填されていた不活性ガスが圧倒的に高いので，溶け込むのも圧倒的に不活性ガスの量が多いということになります．

　確かに，外から化学物質を加えてはいないので，“化学的平衡”は保たれていると思います．
　しかし，全くの静止状態ならば別ですが，外から振動を加えていることは，外からエネルギーを加えていることであり，液体中の分子の運動を活発にすることと等しくなります．即ち，“加熱されている状態”と等しくなり，“物理学的平衡”は破れると思います．その液体中の分子の振動エネルギーが，当然，炭酸イオン分子にも伝わります．これにより，あたかも，強酸を加えられたかのように，弱酸である炭酸から二酸化炭素が追い出されるような現象が起きていると言えます．そして，二酸化炭素が気化して，最初から空いていた，空間部分に逃げようとします．これにより，内部圧力が高まります．
　かなり難しいですが，二酸化炭素放出前に，冷却することにより，この液体中の分子の振動が静まれば，工場出荷状態のままということは原理的に言えます．しかし，実際，不可能に近く，二酸化炭素の放出は避けられません．

　炭酸飲料のペットボトルのジュースを勢いよく振って，冷蔵庫で冷やすと，液体中の分子の振動が収まります．開栓前に十分に冷やせば，確かに，振った直後よりも，圧倒的に炭酸濃度は濃いままです．しかし，振った直後に，液体も勢いよく飛び出してくるのは，液体中の分子の振動も収まらないまま，二酸化炭素が大量に気化することで，その気泡が液体をまとって，外に飛び出すからです．そして，振った後に，十分冷やすと，ペットボトルが凹んでいるのが判ります．もし，振っても二酸化炭素が液体から放出されないのであれば，工場出荷状態のままであるはずで，店頭で売られている炭酸飲料のペットボトルと同様，容器が凹む現象は有り得ないことです．冷却した際に，二酸化炭素が液体から放出されて，パンパンになったペットボトルの空間部分を占めている気体の冷却による体積変化が大きく，液体の冷却による体積変化は限りなく無視して良い程小さいからです．
　ちなみに，缶ビールや缶ジュースであれば，空間部分は小さく，気化する際に，二酸化炭素の逃げ込む空間そのものが小さいということになり，振った後，十分冷却すると，味覚が鋭い人であれば，『若干，炭酸が薄いかな？』と感じる程度です．
　当然，＃２さんのおっしゃる通り，体調が悪いと，味覚までおかしくなります．

　それから，かなり，いじわるなことを申し上げてすみません．
　『振って，泡が勢いよく飛び出すのは，開封前に最初から存在する空間の気体が泡となるということですが，これであれば，別に炭酸飲料でなくとも，普通の水道水をペットボトルに若干空気を残して，ふたを閉めた後，勢いよく振った直後に開栓しても，少しだけ，“気泡が液体表面で弾ける音”が聞こえるだけで，“開栓した瞬間に容器を逆さまにしない限り”，液体である水道水と一緒に勢いよく飛び出すことはありません．』

以上，言葉のみの説明になりましたので，かなり長くなりました．
大変申し訳ありませんでした．

回答No.4

NiPdPt

#２です。
密閉空間内の平衡が、振っただけで移動すると言う理論は意味不明です。気体の分子は振らなくても高速で運動しており、振ろうがどうしようが関係ありません。

水の入った瓶を振って液体が噴き出さないのは、中の圧力が１気圧のままだからです。液体中の空気の体積は栓を開けても変化しないし、それ以上の気体が発生する理由もないので噴き出さないだけです。

回答No.2

NiPdPt

そもそも密閉されているのであれば、内容物に変化はあり得ません。
前の回答で、振動で二酸化炭素が気化する旨の記述がありますが、密閉されている以上は、全体が平衡になっているはずであり、温度や圧力が変わらない限り、その平衡が移動することはあり得ません。すなわち、振った直後であろうが、数時間静置した後であろうが、内部の圧力や気体の成分は同じはずです。仮に違うとすれば、液体の中に細かい気泡が入っているかどうかと言ったことでしょう。ちなみに、振った直後に線を開けて泡が吹き出すのは、その気泡が圧力変化に伴って膨張するためです。決して振ることによって内部の圧力が高まったわけではありません。

まあ、あなたがそのように感じたというのであれば、温度の違いや、気泡の量の違いによって味覚がそのように感じたのでしょう。あるいは、その時の体調の問題かもしれません。

もちろん、これは容器が密閉されていた場合の話です。そうでなければ話は違ってきます。ただし、普通に考えれば開栓前には密閉されているんでしょうけどね。

お礼

分かりやすい説明ありがとうございます。
つまり開封前の密閉状態においては静かに運ぼうと振動の元にさらそうと
内部的には変化ないって事なのですね。
薄く感じたというのは私の感覚的な問題でしたか。
もしくは最初から密封が甘かった可能性もありえますが常識的に考えてそれはなさそうですね。

回答No.1

noname#224896

開封前でも振動を与え続けると，二酸化炭素が液体中から気化して，液体ではない空間（不活性窒素が充填されている場所）に逃げ込み続け，その空間の圧力が高まります．
振ってからしばらく冷やしても，液体中に戻る量はあまりなく，ヘンリーの法則というものがありますので，高圧になればなるほど，液体中に溶ける気体は多くなります．それは，二酸化炭素のみ溶け込めばいいのですが，不活性窒素に関しても同様で，冷却されても，本来の炭酸濃度より，薄く感じてしまうのです．

お礼

早速回答ありがとうございます。
化学カテゴリーに質問しておいてなんですが当方化学はズブの素人です。
ですが開封前でも振動を与えると二酸化炭素が逃げるというのは理解できました・

1つ気になったのがしばらく冷やしても液体中に戻る量はあまりなくとの事ですが
もっと長時間冷やせば元通り、或いはそれに近い状態になるのでしょうか？
重ねて質問すみません。