מזרקה של גזוז

למי מאיתנו זה לא קרה מעולם? הגעתם למכונת משקאות ביום שרב כדי להתרענן עם משקה מוגז קר. אך ברגע שפתחתם את הלשונית או את הפקק, כל הידיים והבגדים שלכם נספגו בנוזל, והמשקה המתוק והמרענן הפך לסיוט דביק שילווה אתכם עד סוף היום. מה ההסבר למשקאות המוגזים המתפרצים לכל עבר, ומדוע הם ניתזים אחרי שמנערים אותם?

כמו הרבה דברים טובים, הטבע המציא את המשקאות המוגזים הרבה לפנינו – במעיינות מסוימים המים מוגזים באופן טבעי, בשל תרכובות גזים שחודרות אליהם עם המינרלים המומסים בהם. כמו כן, משקאות אלכוהוליים מסוימים, כגון בירה, מוגזים באופן טבעי בתהליך התסיסה, שבו סוכרים הופכים לאלכוהול: השמרים המעורבים בהליך פולטים לתוך הנוזל פחמן דו-חמצני. כבר במאה ה-17 התנסו מדענים בהגזת נוזלים כדי לחקור תופעות מסוימות, או במטרה לחקות את מי המעיינות התוססים, שייחסו להם סגולות רפואיות.

נוזלים, גזים ובועות

הגזת משקאות בימינו נעשית על ידי המסה של גזים, לרוב פחמן דו-חמצני, בתוך הנוזל. מולקולות הגז חודרות לנוזל, כך שמתקבלת תמיסה אחידה של מים עם פחמן דו-חמצני, ולא נוזל עם בועות. דוגמה נפוצה של המסת גז בנוזל היא חדירת חמצן מהאוויר למים, והחמצן המומס הזה הוא מקור החמצן של הדגים שנושמים אותו בעזרת זימיהם.

מים מסוגלים להמיס כמות נמוכה של פחמן דו-חמצני, אולם בתהליך ההגזה מחדירים לתוך הנוזל גז בלחץ גבוה, וכך ממיסים בהם הרבה מאוד פחמן דו-חמצני. כל עוד המשקה נשמר במכל סגור, ובתוכו, מעל הנוזל, נמצא אוויר בלחץ גבוה הרווי גם הוא בפחמן דו-חמצני, הגז נשאר מומס במשקה. אך כשפותחים את הפחית או הבקבוק, הלחץ משתחרר במהירות באותו צליל "פססס" מוכר, ומותיר את המשקה המוגז במצב לא יציב שבו הוא רווי בפחמן דו-חמצני לעומת האוויר הטרי שבא איתו במגע, בו יש ריכוז נמוך בהרבה של אותו גז.

לכן הגז מתחיל להיפלט מהנוזל. תחילה נוצרות בועות קטנות, שמתנפחות עד שהן גדולות מספיק כדי לצוף למעלה. כשמסתכלים על משקה מוגז אפשר לראות שרוב הבועות נוצרות ומתנפחות על דופן הבקבוק או הכוס. התופעה הזאת מתרחשת עקב מתח הפנים של הנוזל – תכונה של החומר שנובעת מכך שמולקולות הנוזל מושכות אחת את השניה, יותר משעושות זאת מולקולות גז. לכן נוצרים על הדפנות אתרי גרעינים (נוקלאציה), שבהם הבועות נוצרות תחילה כגרעינים קטנים של מולקולות גז בודדות בשולי הנוזל, ובהמשך מצטרפות אליהן מולקולות גז נוספות.

כשמנערים את המשקה הסגור, אוויר מצוואר הבקבוק או מראש הפחית חודר לנוזל כבועות זעירות שמשמשות גרעינים לבועות נוספות. כשפותחים את הפקק או את הלשונית, תהליך הבעבוע מתרחש במהירות רבה בגלל אתרי הגרעין הנוספים הללו, שמאפשרים היווצרות של בועות רבות וגדולות יותר. הנוזל תוסס במהירות ומתרומם בעקבות פליטת הבועות המהירה, וניתז בחלקו מחוץ למיכל, יחד עם הגז שדחק אותו החוצה.

האפקט המפורסם של התפרצות משקה מוגז כשמטילים לתוכו סוכריית מנטוס נובע מסיבה דומה – פני השטח המחוספסים של הסוכריה הם מצע אידיאלי להיווצרות בועות, ומאפשרים תסיסה מהירה מאוד של הגז המומס במשקה.

מזרקת הנוזל לא רק מלכלכת, אלא גם פוגעת בהרכב המשקה עקב הדילול המהיר של הגזים מתוכו. איך נוכל למנוע את זה בכל זאת, אם הפחית או הבקבוק נוערו כבר? השיטה הטובה ביותר היא פשוט לחכות קצת. בועות האוויר הזעירות שחדרו ישתחררו בהדרגה מחדש לחלל המיכל, ואתרי הגרעינים האחראים לתסיסה המהירה ייעלמו. בכל מקרה, כשפותחים משקה מוגז כדאי תמיד לעשות את זה לאט ובזהירות, כדי להניח בתחילה רק לגז הדחוס להשתחרר מבעד לפתח הצר, בלי שנוזל יהתפרץ איתו החוצה.