Wanneer het water in een frisdrank in de vriezer in ijs verandert, zet het uit en duwt het koolstofdioxide naar buiten, wat een explosie veroorzaakt. Iedereen heeft wel een verhaal over een exploderende bevroren frisdrank. Of ze nu een rommeltje hebben gemaakt in de vriezer om een sixpack blikjes af te koelen voor een feestje of ze een fles van twee liter in de auto hebben laten liggen tijdens een ijzige winter en kwam terug op een plakkerige ramp, de vraag komt altijd: hoe komt dit, en waarom ziet de frisdrankcontainer er zo raar uit daarna?
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Frisdrank explodeert wanneer het wordt bevroren door het mengsel van watermoleculen en carbonatatie. Frisdrank is meestal water en zit vol met opgelost koolstofdioxidegas dat het bruisend maakt. Water zet uit als het bevriest en het proces duwt de CO2 in de frisdrank naar buiten. De combinatie van gas onder druk dat probeert te ontsnappen en ijs dat een ruimte vult die te klein is, is te veel voor de container, en de spanning doet het frisdrankblikje of de fles exploderen.
Frisdrank Inhoud
Frisdrank is bijna volledig water, op smaak gebracht met een zoete siroop en bruisend gemaakt door grote hoeveelheden CO2-gas toe te voegen in een proces dat carbonatatie wordt genoemd. CO2-moleculen proberen van nature vloeistof achter te laten door door het oppervlak te stijgen om als gas te ontsnappen: daarom borrelt er soda op als je het opent. Als er te veel CO2 uit de vloeistof ontsnapt, raakt de drank leeg, dus wordt er tijdens de fabricage extra CO2 aan de lucht toegevoegd aan de bovenkant van een blikje of fles om de hoeveelheid ontsnappend gas te beperken. Het gedrag van water- en kooldioxidemoleculen in een afgesloten container zorgt ervoor dat frisdrank barst wanneer het wordt bevroren.
Moleculen in de kou
Omdat temperatuur de beweging van moleculen beïnvloedt, en de beweging van moleculen het volume van a stof, de meeste stoffen trekken samen wanneer ze afkoelen en bevriezen, en zetten uit wanneer ze opwarmen en veranderen in vloeistof of gas. De CO2-moleculen in de frisdrank bewegen bijvoorbeeld minder als ze afkoelen, waardoor ze minder ruimte innemen in de container. Maar water werkt anders.
IJzige uitzonderingen
De eigenschappen van water zijn ongebruikelijk. Zijn moleculen uitbreiden bij vriestemperaturen, in plaats van krimpen: de waterstofatomen in watermoleculen worden aangetrokken door zuurstofatomen in nabijgelegen watermoleculen, waardoor een stijve structuur wordt gevormd terwijl het water ijskristallen vormt. De stijve structuur neemt meer ruimte in beslag dan diezelfde moleculen als vloeistof, waardoor het ijs in de frisdrankcontainer uitzet en daarbij de CO2 erin verdringt.