ダイエットコークとメントスソーダを使った人気の間欠泉実験は、標高が高いほど効果が上がることをご存知でしたか？スコッチミントにできる泡の平均サイズは約6μmだということをご存知でしたか？科学の驚異と、その情熱にあふれた人々のおかげで、今ならその秘密が分かります。
化学教授と高校教師が、ダイエットコークの瓶にメントスを混入するのに最適な場所を見つけるために、アメリカの山を登り、砂漠をハイキングしました。
「ダイエットコークとメントスの実験が好きというだけでなく、この実験について15年間研究してきたので、この実験をすることにした」とミシガン州スプリングアーバー大学の化学教授トム・クンツルマン氏は今週、ザ・レジスター紙に語った。
このことから、高高度での気圧の低下が実験をよりうまく機能させるのではないかと考えた。
数年前、コロラド州の標高6,000フィートに住む友人の家で、コカコーラとメントスの実験をしました。普段の経験と比べて、驚くほどうまくいったので驚きました。私はミシガン州の標高約1,000フィートのところに住んでいます。このことから、標高が高いと気圧が低くなるため、実験がよりうまくいったのではないかと考えました。
噛み応えのあるキャンディは触媒として働き、炭酸飲料に溶解している二酸化炭素を核生成と呼ばれるプロセスでガスとして放出するのを促進します。特にキャンディがボトルの底に沈んだ後、この急速な二酸化炭素ガスの泡の発生により、コーラのボトルから液体が押し出され、コカ・コーラの間欠泉が形成されます。これは化学反応ではなく、物理的な反応です。
前述の二人は、キャンディーに泡を噴出させるために必要な泡の臨界サイズを測定する式を解明するのに十分なデータを収集しました。泡は3μm以上である必要があります。それより小さいと、ボトルから飛び出すほど大きくなりません。
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ダイエットコークなどの炭酸飲料には二酸化炭素が注入され、圧力下で密封されています。缶を開けると圧力が解放され、甘い液体に溶けていた二酸化炭素の一部がガスとなって噴出し、シューという音が発生します。ほとんどの二酸化炭素は飲料の中に留まり、飲んだときにピリピリとした泡立ちを感じさせます。
ダイエットコークにメントスを加えると、二酸化炭素の放出量が増加します。メントスの岩のような表面には、小さな気泡を閉じ込める無数の小さな空洞があり、それらが蓄積して浮力を得て水面に浮かび上がるまでの間を流れます。気泡が一つ抜けるたびに、その後ろに新たな気泡が形成されます。このプロセスが何度も繰り返されることで、強力な二酸化炭素ガス放出が生み出されます。この現象は多くのインターネットユーザーを笑わせています。
クンツルマン氏と同僚の教師ライアン・ジョンソン氏は、標高が高いほどソーダ間欠泉の噴出が強力になるかどうかを調査するために協力しました。ジョンソン氏はコロラド州ロッキー山脈の一部、標高14,108フィートのパイクスピーク山に登頂し、その結果を記録しました。
一方、クンツルマンはさらなる実験を行うため、海抜マイナス43フィートのデスバレー砂漠を車で横断し、アパラチア山脈の最高峰、海抜6,638フィートのミッチェル山に登った。
「ダイエットコーク、メントス、そして実験に必要な材料費だけを計算すれば、おそらく150ドルくらいかかるでしょう」とクンツルマン氏は述べた。「交通費、国立公園や州立公園の入場料、ガソリン代などを考えると…考えたくもありません」
ダイエットコークのボトルは27℃（華氏80.6度）に保たれていました。標高が高いほど、ボトルから出る泡の量が多くなっていました。これは気圧が低くなり、泡が膨らみやすくなるためだと考えられますが、この説明は確証されていません。
低高度（左）と高高度で泡の噴出量を計測する二人組。写真提供：クンツルマンとジョンソン
この研究はJournal of Chemical Education誌に掲載されました。ノーベル賞に値する研究ではないかもしれませんが、クンツルマン氏は、この実験は理想気体の法則のような基本的な過程を実証する優れた方法であると述べています。
「私は化学教師なので、この結果は授業で非常に役立つと思います。例えば、ダイエットコークとメントスの実験は、二酸化炭素ガスの圧力が水に溶ける二酸化炭素の量にどう影響するかということと深く関係しています」と彼は語った。
「したがって、私のコカコーラとメントスの実験結果を議論することは、化石燃料の燃焼による大気中のCO2増加に関連する海洋酸性化などのさまざまな影響を学生に紹介するための素晴らしいプラットフォームを提供します。」®
