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为什么可乐不能冷冻,可乐冰冻后会爆炸么?

夏天与可乐很相配,在热气腾腾的午后,打开一瓶冰凉沁爽的可乐,那感受别提多美了。但是,可乐是碳酸饮料,保存时候稍有不慎可能会出大问题。放肆吧的小编听说可乐是不能冷冻的,可乐冷冻会爆炸的。

为什么可乐不能冷冻,可乐冰冻后会爆炸么?

一是由于水在温度降低时,体积会增大。水结冰的过程也会发生体积膨胀。因此可乐结冰之后体积比以前大了很多,把罐体撑变形,甚至会撑爆。如果压力超过了罐身的承受极限,可乐就会在冰箱里爆炸。

为什么可乐不能冷冻,可乐冰冻后会爆炸么?

二是液体结冰(或者部分结冰)时,气体溶解度会发生变化,可乐中溶解的二氧化碳会释放出来,增加罐体内压力。再加上可乐液体本身体积增加的影响,罐体内会产生很大的压力。这时候开启,很容易发生危险。如果罐身足够结实,一直降温,最终可乐会开始结冰。结冰过程中体积继续增大,就会把罐子挤裂。

为什么可乐不能冷冻,可乐冰冻后会爆炸么?

而如果在可乐冻结之前,液体状态下打开罐子,首先巨大压力会将一部分可乐喷出罐口;其次压力骤然降低,溶解的二氧化碳会迅速释放。液体和气体混合着快速从罐口喷涌而出,这个过程可能会非常猛烈,事故就是这样发生的。

1,可乐体积的变化

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水在4摄氏度以下是温度越低体积越大的,但是根据这个-30 - 100摄氏度下水的密度表(低于零度的是过冷水的密度),可以看出变化非常不明显。据此可以推测可乐这种水溶液应该是类似的情况。

可乐体积发生剧烈变化是在结冰的过程中。由于冰的密度是0.917g/cm(0摄氏度1个大气压下),水是1g/cm,所以结冰后体积膨胀约9%。可乐虽然不是纯水,但与这个数字相差不会太大。

纯水在标准大气压下的结冰点是0摄氏度。当水中溶解了各种溶质时,结冰点就会降低。可乐的结冰点,按照可口可乐官方的说法是大约30华氏度(大约 -1.1摄氏度)。这是开罐之后的可乐,密封的罐装可乐由于内部气压高,结冰点还会降低。不过根据下面的水的三相图可以看出,由于压强变化而导致的结冰点降低并不明显。所以温度下降到一定程度(一般冰箱冷冻室均可达到)时,可乐就会结冰。

结冰之后继续降温,冰的体积也不会再膨胀了。事实上冰是温度越低体积越小的,-180摄氏度时是0.9340 g/cm。可以看出这个变化同样非常小,可以忽略。

2,二氧化碳气体的变化

为什么可乐不能冷冻,可乐冰冻后会爆炸么?

可乐中溶解有二氧化碳气体。因此未开封的罐装可乐,内部压强要高于大气压。二氧化碳在水中的溶解度是温度越低溶解度越高。降温会促进二氧化碳溶解,降低罐内气压。

但是在可乐开始结冰后,就会有大量二氧化碳释放出来。因为气体不会溶解在冰块中。
根据可口可乐官网,可乐罐被设计为可以承受100PSI(689.5千帕,接近7个大气压)的压强。前面提到,正常情况下保存的可乐,内部通常只有两三个大气压的压强,因此这个设计强度正常使用已经足够。但在我们估计的冷冻极端情况下,显然非常容易发生爆裂。这也就是可乐罐上会标注“禁止加热或0摄氏度以下冷冻”的原因所在。

因此,结冰的可乐罐中,既有体积扩增了9%的冰块,又有冰块中析出的二氧化碳。其内部压强很容易超过可乐罐的设计强度。推测这是此类爆裂事件的主要原因。

3,为什么很多事故发生在开罐时

为什么可乐不能冷冻,可乐冰冻后会爆炸么?

有些情况下,冷冻可乐是在冰箱里爆炸的。但是开头的那则新闻里提到的则是另一种情况常见:冰冻可乐在开罐时发生了爆炸。

打个比方来理解。比如一个充满了气的气球,气体的压力还不足以使气球破裂。这个时候用针戳破气球,气体从很小的针孔中急速流出,就会发生爆炸。

根据上面的分析,冰冻会使可乐罐内的气体压力增大。有时这个压力不足以使金属的可乐罐裂开,可乐还是完好的,最多可能罐子发生了形变。但是开启可乐则提供了一个让压力宣泄的口子,大量气体(还可能裹挟着可乐液体、冰块)从这个小口喷涌而出,这种快速运动的物质造成的破坏力是导致罐子破裂或者碎片飞起伤人的原因。