Ich habe das jüngste kalte Wetter genutzt, um unsere Kühlkapazität zu erweitern, indem ich bestimmte Getränke auf die Veranda vor der Küchentür gestellt habe. Eines Nachts, als die Außentemperatur auf 10 Grad Fahrenheit fiel, explodierten einige der Cola-Dosen. Auch eine Zwei-Liter-Plastikflasche Cranberry-Saft-Cocktail zeigte eine seltsame Qualität. Das Wasser gefror, aber der andere Inhalt nicht. Ich frage mich, warum der rote Inhalt nicht gefroren ist. Habe ich ein neues Frostschutzmittel entdeckt?
An deiner Stelle würde ich das Kühlsystem meines Autos nicht mit Cranberrysaft füllen. Es ist ziemlich ätzend wegen seiner Säure, und sein Zucker würde die Werke Kaugummi. Aber Sie haben ein interessantes Phänomen entdeckt.
Laut der Zutatenliste, die Sie mir geschickt haben, enthält Ihr Cocktail „gefiltertes Wasser, Cranberrysaft (aus Konzentrat und Cranberrysaft), Maissirup mit hohem Fructosegehalt, Ascorbinsäure (Vitamin C).“ Abgesehen von der Frage, wie sie diese „Cranberry-Saft“ -Zutat durch die Kombination von Cranberry-Saft mit Cranberry-Saft-Konzentrat erhalten haben (würde das nicht Saft-und-eine Hälfte machen?), sehen wir, dass sich neben dem Wasser viele fremde Moleküle in dieser Flasche befinden, Zuckermoleküle und verschiedenes rotes „Cranberry-Zeug.“
Wie viel Cranberry Zeug? Das Etikett sagt „Cranberry-Saft-Cocktail,“Nicht „Cranberry-Saft.“ Möglicherweise sehen Sie auch Getränkeetiketten, die zugeben, „XX Saftgetränk“ zu sein, wobei XX ein Obst oder Gemüse ist. „Cocktails“ und „Drinks“ sind kein reiner Orangensaft. Aller Wahrscheinlichkeit nach enthält Ihr Cocktail nur 20 bis 27 Prozent tatsächlichen Fruchtsaft. Überprüfen Sie das Etikett; Die FDA verlangt, dass der Prozentsatz des Saftes angegeben wird.
Dennoch ist die überwiegende Mehrheit der Moleküle in der Flasche gutes altes H2O, das natürlich bei 32 Grad Fahrenheit gefriert. Wenn Wassermoleküle auf diese Temperatur abgekühlt sind, werden sie genug verlangsamt haben, um sich zu einem engen kristallinen Netzwerk – Eis – zu verbinden, das so schwer zu brechen ist, dass (Überraschung!) eis ist eine viel härtere Substanz als flüssiges Wasser.
Mit all den anderen außerirdischen Molekülen, die dort herumschweben, hatten die Wassermoleküle eine harte Zeit, einander zu finden, um Eiskristalle zu bilden. Aber sie erstarrten schließlich, als sie noch weiter verlangsamt wurden, dh auf eine Temperatur unter 32 Grad. Aber Wassermoleküle sind berüchtigt dafür, dass sie stark zusammenkleben. Als sie also erstarrten, konnten sie all diese fremden Moleküle beiseite schieben, um relativ unverfälschtes, reines Eis zu bilden. Daher das normal aussehende, klare Eis, das Sie gesehen haben. Das rote „Cranberry-Zeug“ war in der ungefrorenen Flüssigkeit zurückgelassen worden.
(Eisberge in den arktischen Regionen bestehen aus demselben Grund aus relativ salzfreiem Wasser, obwohl sie aus salzigem Meerwasser eingefroren wurden.)
Über diese explodierenden Coladosen. Wie jeder weiß, dehnt sich Wasser aus, wenn es gefriert. Das liegt daran, dass die Wassermoleküle im Eis die Form einer offenen Gitterstruktur haben, während sie in flüssiger Form Wange an Wange Intimität genossen haben. Während des Gefrierübergangs von der Nähe zur beabstandeten Formation muss das Volumen zunehmen, und diese Ausdehnung spaltet die Dosen. Wenn Sie hineingeschaut hätten, hätten Sie gesehen, dass das Eis relativ reines Wasser war und den ganzen farbigen Müll zurückließ, genau wie beim Cranberrysaftcocktail.
Probieren Sie es aus. Stellen Sie eine offene, durchsichtige Plastikflasche Cola oder Pepsi in Ihren Gefrierschrank, und wenn sie gefriert, sehen Sie wunderschöne, spitzenartige Kristalle aus reinem, klarem Eis vor einem braunen Hintergrund.
Nun, wenn Sie die ganze Nacht wie ein guter Wissenschaftler aufgestanden wären und sorgfältige Temperaturmessungen durchgeführt hätten, während Sie Ihre Beobachtungen in Ihrem Labornotizbuch aufgezeichnet hätten, hätten Sie vielleicht die Abfolge der Ereignisse entdeckt, als Ihre Getränke abgekühlt waren. Lassen Sie mich ableiten, was geschehen sein muss.
Zum einen muss der Cranberry-Saft-Cocktail zuerst gefroren sein, bei einer Temperatur von ein oder zwei Grad unter 32 Grad, weil es meistens Wasser mit nicht viel „anderem Zeug“ ist. Das Soda, das viel mehr Zucker, Phosphorsäure und andere gelöste Zutaten enthält, um seinen Gefrierpunkt ziemlich zu senken, erstarrte bei einer Temperatur, die einige Grad niedriger war als der Cocktail.
Zum anderen gab es Gasdruck in den Getränkedosen, oder? Nun, der Gasdruck unterdrückt die Ausdehnung, die mit dem Einfrieren einhergeht, so wie das Drücken auf einen Backlaib das Aufgehen hemmen würde. Das Soda konnte also erst einfrieren, wenn seine Temperatur noch niedriger war, als wenn es der Luft ausgesetzt gewesen wäre.
Und noch etwas. War Ihre Cola klassische Cola oder Diät-Cola? Classic und Diet Coke unterscheiden sich vor allem in ihrer Art der Süßung: eine ziemlich große Menge Zucker oder Maissirup gegenüber einer winzigen Menge künstlichen Süßstoffs. Je mehr fremde Moleküle sich im Wasser befinden, desto niedriger ist der Gefrierpunkt. Klassische Cola wäre also bei einer noch niedrigeren Temperatur eingefroren als Diät-Cola.
Wie Mark Twain es ausdrückte: „Die Wissenschaft hat etwas Faszinierendes. Man erhält solche gesunden Renditen von Vermutungen aus einer so unbedeutenden Investition von Fakten.“
Etikettendrucker: Perspicacious Leser Anonym von Falls Church sendet das Etikett aus einem Paket von Whole Foods ‚Fresh Fields Marke Gemüsetopf Kuchen mit gebratenem Gemüse (das ist nur der Name, nicht das Rezept). Unter mehr als 20 anderen Zutaten listet es „red whine.“ Kein Auerhahn, Rind, Krabbe oder Karpfen?
(Haben Sie irgendwelche dummen Dinge auf Lebensmitteletiketten bemerkt? Senden Sie Ihre Labelingo-Beiträge zusammen mit Ihrem Namen und Ihrer Stadt an Food 101, Food Section, The Washington Post, 1150 15th St. NW, Washington, D.C. 20071 oder an die unten angegebene E-Mail-Adresse.)
Robert L. Wolke (www.professorscience.com) ist emeritierter Professor für Chemie an der University of Pittsburgh und zuletzt Autor von „What Einstein Told His Cook: Kitchen Science Explained“ (W.W. Norton, $ 25.95). Er kann erreicht werden unter [email protected] .