为何碳酸饮料摇晃之后打开会喷涌而出？手指轻弹就能解决吗？

碳酸饮料是广受人们喜爱的一种饮料，当它喝入口中时，产生的气泡能够刺激我们的口腔、食道，给人一种畅快、清爽的感觉，因此碳酸饮料受到无数人的喜爱。对于碳酸饮料，大家在平时应该发现了这样一种现象：当我们用力摇晃一瓶碳酸饮料后，再打开瓶盖，里面的饮料就会在一瞬间喷涌而出，止都止不住。当然有时候我们可以利用碳酸饮料这个现象来作为一种庆祝工具，但有时候又会这种现象又会给我们带来一些困扰。那么为什么会发生这种现象？下面我们就来一起了解一下。

首先这种气体实际上是二氧化碳，二氧化碳很容易溶于水，二氧化碳被水吸收后会以碳酸根和二氧化碳分子的形式存在于溶液中。溶液对二氧化碳的吸收程度与充入的二氧化碳压强与温度有关，充入的二氧化碳的压强越大，温度越低，则吸收程度越大。

饮料吸收二氧化碳并形成平衡态

碳酸饮料在生产时，为了让溶液中溶解更多的二氧化碳，会向饮料中充入高压的二氧化碳气体，而原来饮料中所含有的二氧化碳浓度很低低，因此会导致大量的气体二氧化碳会扩散至溶液当中，而溶液中只有少量的二氧化碳跑出去，这两个过程是同时进行的，由于这两个速率不一样，于是就形成了这样一种不平衡状态，宏观上的表现就是大量二氧化碳被溶液吸收了。

溶液在不断吸收二氧化碳的同时，自身二氧化碳的浓度也在不断升高，因此释放出来的二氧化碳速度也在逐渐增加，当释放的二氧化碳速度与吸收的二氧化碳速度相当时，这个时候溶液在这个条件下就达到了饱和状态，也就不会吸收二氧化碳了，我们把这种状态称之为平衡状态。

在碳酸饮料在进行封装时，瓶内上方气体中的二氧化碳气压与溶液中溶解的二氧化碳产生的分压是相等的，一般这个压强会是大气压的三倍左右。并且，由于内部二氧化碳处于平衡态的高压环境，当我们打开碳酸饮料的时候，无论我们在打开饮料之前是否对碳酸饮料进行摇晃，都会有气体喷出。

碳酸饮料摇晃的时候发生了什么？

之前讲过封装之后的碳酸饮料内部二氧化碳实际上是处于平衡状态的，那么当我们对密封的碳酸饮料进行摇晃时，饮料中溶解的二氧化碳在这个时候会被释放出来吗？实际上并不会。因为摇晃并不会影响整个瓶内二氧化碳的平衡状态，在上面的内容讲过，二氧化碳的溶解程度只与压强与温度有关系，在我们进行摇晃的过程中，这两个条件并没有发生变化。所以摇晃本身并不会将溶液中的二氧化碳摇出来，在摇晃的过程中瓶内气压也并不会发生变化。我们摇晃之后所看见的气泡只是摇晃过程中上方的气体混入到了溶液当中，并不是溶液中溶解的二氧化碳跑出来了。

在国外的曾就有人对这个过程进行过研究，首先将碳酸饮料的上方加上一个气压计，观察碳酸饮料在摇晃前与摇晃后气压是否有变化，经过试验之后，发现前后气压没有变化，这也进一步证明了，摇晃过程是不会让溶解的二氧化碳从溶液释放出来从而使瓶内的压强增大。

上为摇晃前气压，下为摇晃后气压，两者并没有变化

因此，摇晃的过程中气压并不会发生变化，也就是说二氧化碳并不是在摇晃的过程中释放出来的，那么摇晃了和未摇晃的碳酸饮料在打开盖子之后为何差距如此之大呢？

未摇晃与摇晃了的碳酸饮料在打开时分别发生了什么变化？

在没有摇晃碳酸饮料再打开瓶盖时，由于上方的二氧化碳气体会排出，空气会进入，因此上方气体中二氧化碳的含量会急剧减小（二氧化碳的压力减小），于是打破了未开封时内部二氧化碳的平衡态，因此溶液会释放出溶解的二氧化碳，但由于水与二氧化碳的结合能力很强，所以，二氧化碳从溶液中释放的速度很慢，也就不会出现饮料喷出来的现象。随着时间的推移，溶液中的二氧化碳含量会越来越少，这也是为什么没有密封的碳酸饮料放半天左右就“没气”了的原因。

但经过摇晃后的碳酸饮料中二氧化碳气体从溶液中析出就不一样了，这里存在一个成核与气泡长大的过程。要理解这个过程，我们需要先了解表面张力与表面能这个概念。

表面张力是分子之间的作用力产生的，为了更好的理解这些概念，我们以吹一个气球为例。气球在吹大的过程中，气球分子之间的间距被拉大，于是分子之间的距离具有收缩的趋势，那么分子之间会存在一定的吸引力，这个力的合力会导致气球形成一个向内的压力，这个力就是表面张力。当我们向气球内吹气时，就需要克服这个表面张力，同时气球的表面积也增大了，吹气过程中所做的功就转换成了增加的这部分面积需要的能量，这个表面所拥有的能量就是表面能。

在饮料中二氧化碳气泡的产生就和这个吹气球的过程差不多，内部的二氧化碳气体在溶液中聚集，并且逐渐长大，这个过程气泡与溶液就会形成一个表面，这个表面的产生同样需要一定的能量。并且通过计算，这个气泡会存在一个所需能量最大的半径，我们把这个半径称为临界半径，当产生的气泡半径大于临界半径时，气泡就会很容易长大，当能量不足时，气泡半径也就很难突破临界半径，最后这个气泡甚至会变小而消失。

而摇晃过程中的奥秘正在于此。当我们摇晃一瓶未开封的碳酸饮料时，虽然对溶解在溶液中的二氧化碳并没有影响，但摇晃的过程中让大量的瓶内气体进入溶液中形成大气泡。当我们打开瓶盖时，由于二氧化碳在溶液与上方气体的平衡被打破，二氧化碳会开始析出，而之前摇晃过程中产生的气泡会帮助溶液中溶解的二氧化碳快速析出。由于摇晃过程中产生的气泡早已突破了气泡产生的临界半径，因此突破了这个能量势垒后，溶解的二氧化碳会在这些原有气泡的帮助下快速长大，无数的这种小气泡迅速长大，体积快速膨胀，于是产生了这些碳酸饮料快速喷涌而出的效果。

二氧化碳在原有气泡基础上快速长大

总结

以上为什么摇晃过后的碳酸饮料会喷涌而出的真正原因，当我们知道了这个原理之后，也就不难理解为什么平时我们倒啤酒的时候缓慢的倒入杯中就不容易产生气泡，而倒的过程中流动剧烈一点就会快速的产生大量气泡，因为流动过程中引入了大量的小气泡，促进了原来溶解的二氧化碳析出。

那么如果我们不小心晃动了这些碳酸饮料，但又不希望它们因为大量气泡的产生而喷出来时该怎么办呢？这个解决办法很简单，只需要用手指轻轻地多弹几下饮料的瓶壁即可，这是因为，摇晃过程中产生的气泡大部分是附着在内壁上的，当我们用手机轻弹饮料壁时，这些气泡就会被弹开脱附从而浮到表面，减少了溶液中气体的成核点，于是，溶液中溶解的二氧化碳就失去了快速“长大”的条件，就不会发生涌出的现象了。