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탄산음료에 멘토스를 넣으면 거품이 폭발적으로 올라오는 이유가 무엇인가요?
탄산음료에 멘토스를 넣으면 갑자기 거품이 넘치듯이 올라오는 현상이 있는데, 이게 단순한 화학 반응인지 아니면 물리적인 원리 때문인지 궁금합니다. 또한 왜 다른 사탕보다 멘토스를 넣었을 때 특히 더 강하게 반응하는지도 알고 싶습니다.
3개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.
한때 유튜브에 멘토스 콜라 실험영상이 유행했던 적이 있습니다.
공중파에서도 방영될 정도로 정말 다들 좋아했었습니다.
마치 용암이 분출되는 것 같은 현상이 너무 재미있어서 저도 원리를 찾아본적이 있습니다. 당연히 화학적인 반응에 의한 현상인줄 알았는데 자세히 알아보니 물리적인 현상에 가까웠습니다.
탄산음료와 멘토스가 만나서 폭발을 하는 이유는 탄산음료속에는 이산화탄소가 녹아 있습니다. 일반적인 상태에서는 액체속에 이산화탄소가 녹기 어렵기 때문에 고압과 저온에서 녹인뒤 밀봉을 해놓게 됩니다. 그래서 뚜껑을 열면 압력이 낮아지면서 녹아있던 이산화탄소가 뚜껑 바깥으로 분출 됩니다.
이때 이산화탄소가 콜라속에 녹아있던 자리가 있는데 멘토스를 넣게 되면 그 자리에 멘토스가 자리잡게 되어 순식간에 이산화탄소가 바깥으로 배출되면서 마치 로켓처럼 날아가기도 하고 내부의 물질이 나오기도 합니다.
그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)
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채택된 답변안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
탄산음료에 멘토스를 넣었을 때 거품이 폭발하는 현상은 새로운 물질이 만들어지는 화학 반응이라기보다, 음료 속에 녹아 있던 가스가 순식간에 빠져나오는 물리적 현상에 가깝습니다. 이를 이해하기 위해서는 핵 형성이라는 원리를 알아야 해요.
탄산음료 안에는 엄청난 양의 이산화탄소가 높은 압력으로 강제로 녹아 있습니다. 이 가스들은 밖으로 나가고 싶어 하지만, 기체 방울이 스스로 형성되기에는 에너지가 많이 필요합니다. 이때 기체 방울이 쉽게 생길 수 있도록 돕는 자리가 필요한데, 이를 핵 형성 지점이라고 부릅니다.
멘토스는 겉보기에는 매끄러워 보이지만, 현미경으로 들여다보면 수만 개의 미세한 구멍이 숭숭 뚫린 매우 거친 표면을 가지고 있습니다. 멘토스가 음료에 들어가는 순간, 이 수많은 미세 구멍들이 각각 기체 방울이 맺히는 핵 역할을 하게 됩니다. 마치 수천 개의 출발 신호가 동시에 울리는 것처럼, 음료 전체에서 이산화탄소 방울이 폭발적으로 만들어지며 위로 솟구치게 되는 것입니다.
다른 사탕보다 멘토스가 유독 강하게 반응하는 데에는 몇 가지 이유가 더 있습니다.
첫 번째는 멘토스의 무게입니다. 멘토스는 밀도가 높아 음료 바닥까지 빠르게 가라앉습니다. 위에서부터 아래로 내려가며 이동 경로 전체에 있는 이산화탄소를 건드리기 때문에, 바닥에서 올라오는 기포가 위쪽의 기포들을 밀어 올리며 훨씬 강력한 분출력을 만들어냅니다.
두 번째는 성분의 차이입니다. 멘토스 표면에는 아라비아검과 젤라틴 같은 성분이 포함되어 있는데, 이 성분들이 녹으면서 음료의 표면장력을 약하게 만듭니다. 표면장력이 약해지면 기체 방울이 더 쉽게, 더 많이 만들어질 수 있는 환경이 조성됩니다.
결국 멘토스의 거친 표면과 적당한 무게, 그리고 표면장력을 낮추는 성분이 조화를 이루어 순식간에 엄청난 양의 기체를 해방시키기 때문에 이런 화려한 폭발이 일어나는 것입니다.
안녕하세요.
탄산음료에 멘토스와 같은 사탕을 넣었을 때 거품이 폭발적으로 솟아오르는 현상은 음료 속에 녹아 있던 이산화탄소가 매우 빠르게 한꺼번에 빠져나오기 때문입니다. 원래 탄산음료에는 고압 조건에서 이산화탄소가 물에 강제로 녹아 있는데요, 병이나 캔을 닫아둔 상태에서는 내부 압력이 높기 때문에 기체가 액체 속에 비교적 안정적으로 존재합니다. 하지만 뚜껑을 열면 압력이 낮아지면서 음료는 과포화 상태가 됩니다.
이때 멘토스를 넣는 경우, 멘토스 표면은 겉으로 보기에는 매끈해 보이지만 미세한 구멍과 거친 요철이 매우 많습니다. 이런 미세 구조는 CO₂ 기포가 생성되기 좋은 자리를 제공하기 때문에 액체 속 CO₂ 분자들이 이 표면의 틈에 모여 작은 기포를 만들고, 그 기포가 급속히 성장하여 위로 떠오르며 더 많은 CO₂를 끌고 올라오는 것입니다. 특히나 멘토스가 다른 사탕에 비해서 더 많은 거품을 형성하는 이유는 표면 거칠기와 미세공 구조 때문이며, 표면에 작은 홈과 균열이 많을수록 기포를 생성할 수 있는 핵이 많아집니다. 또한 멘토스는 물에 들어가도 즉시 완전히 녹아 사라지지 않고 일정 시간 형태를 유지하므로 지속적으로 핵생성 표면을 제공하며, 특히 멘토스 표면의 Gum Arabic, 젤라틴, 당 코팅 등이 액체의 표면장력을 낮추는데 기여하기 때문에 거품이 폭발적으로 발생하는 것입니다. 감사합니다.