탄산음료에 멘토스 캔디를 넣으면 분수처럼 뿜어져 나오는 현상은 캔디 표면의 수많은 미세 기공이 이산화탄소 기체가 기포로 성형되는 불균일 핵생성 자리를 제공하기 때문임을 설명해 주세요.

Question

탄산음료에 멘토스 캔디를 넣으면 분수처럼 뿜어져 나오는 현상은 캔디 표면의 수많은 미세 기공이 이산화탄소 기체가 기포로 성형되는 불균일 핵생성 자리를 제공하기 때문임을 설명해 주세요.

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

탄산음료에 멘토스를 넣었을 때 분출 현상이 일어나는 원리는 물리화학적 상태 변화인 불균일 핵생성으로 설명할 수 있습니다.

​탄산음료는 높은 압력으로 이산화탄소 기체를 강제로 녹여놓은 과포화 상태입니다. 뚜껑을 열면 압력이 낮아지면서 이산화탄소가 액체 밖으로 빠져나가려 하지만, 액체 자체의 표면장력 때문에 스스로 기포를 형성하기는 어렵습니다. 기체가 되려면 외부의 자극이나 계기가 필요한데, 이때 멘토스가 그 역할을 합니다.

​멘토스의 표면은 매끄러워 보이지만 실제로는 수많은 미세한 구멍과 거친 요철로 뒤덮여 있습니다. 이 미세 기공들은 이산화탄소 분자들이 모여 기체로 변환될 수 있는 핵생성 자리를 제공합니다. 액체 한가운데서 기포가 생기는 균일 핵생성에 비해, 고체 표면의 틈새에서 기포가 생기는 불균일 핵생성은 에너지적으로 훨씬 쉽게 일어납니다.

​멘토스가 음료에 잠기는 순간 이 수많은 미세 기공에서 동시다발적으로 이산화탄소 기포가 만들어집니다. 발생한 기포들은 부력에 의해 빠르게 상승하며 주변의 이산화탄소 분자들을 추가로 흡수하여 부피가 급격히 커집니다. 이 과정에서 멘토스 성분인 아라비아검 등이 액체의 표면장력을 떨어뜨려 기포 형성을 더욱 촉진합니다. 결국 짧은 시간 동안 폭발적으로 증폭된 기체와 액체가 좁은 병구 구멍을 통해 한꺼번에 뿜어져 나오면서 분수 현상이 발생하게 됩니다.

Answer 2

안녕하세요. 정철 박사입니다.

멘토스등을 콜라에 넣었을때 분출하듯 폭발하면서 끓어오르는것은 맨토스표면이 거칠어 탄산방울이 쉽고 빠르게 형성될수있기 때문입니다