Ho approfittato del recente freddo per espandere la nostra capacità di refrigerazione mettendo alcune bevande sotto il portico fuori dalla porta della cucina. Una notte, quando la temperatura esterna scese a 10 gradi Fahrenheit, alcune delle lattine di cola esplose. Inoltre, una bottiglia di plastica da due litri di cocktail di succo di mirtillo mostrava una strana qualità. L’acqua si bloccò, ma gli altri contenuti non lo fecero. Mi chiedo perché il contenuto rosso non si sia congelato. Ho scoperto un nuovo antigelo?
Non avrei riempito il sistema di raffreddamento della mia auto con succo di mirtillo se fossi in te. E ‘ piuttosto corrosivo a causa della sua acidità, e il suo zucchero sarebbe gomma le opere. Ma hai scoperto un fenomeno interessante.
Secondo l’elenco degli ingredienti che mi hai inviato, il tuo cocktail contiene “acqua filtrata, succo di mirtillo (da concentrato e succo di mirtillo), sciroppo di mais ad alto fruttosio, acido ascorbico (vitamina C).”Mettendo da parte la domanda su come hanno ottenuto quell’ingrediente” succo di mirtillo ” combinando il succo di mirtillo con il concentrato di succo di mirtillo (non sarebbe un succo e mezzo?), vediamo che insieme all’acqua ci sono molte molecole aliene in quella bottiglia, molecole di zuccheri e varie “cose di mirtillo rosso”.”
Quanta roba mirtillo? L’etichetta dice “Cocktail di succo di mirtillo”, non ” Succo di mirtillo.”Puoi anche vedere le etichette delle bevande che ammettono di essere “XX Juice Drink”, dove XX è un frutto o un vegetale. “Cocktail ” e” bevande ” non sono puro succo XX. Con ogni probabilità, il cocktail contiene solo il 20 per cento al 27 per cento di succo di frutta effettivo. Controllare l’etichetta; la FDA richiede che la percentuale di succo di essere dichiarato.
Tuttavia, la stragrande maggioranza delle molecole nella bottiglia sono il buon vecchio H2O che, ovviamente, si congela a 32 gradi Fahrenheit. Quando le molecole d’acqua sono state raffreddate a quella temperatura, avranno rallentato abbastanza da unirsi in una fitta rete cristallina ice ghiaccio hard che è così difficile da spezzare che (sorpresa!) il ghiaccio è una sostanza molto più dura dell’acqua liquida.
Con tutte quelle altre molecole aliene che galleggiano lì dentro, le molecole d’acqua hanno avuto difficoltà a trovare l’un l’altro per formare cristalli di ghiaccio. Ma alla fine si bloccarono quando rallentarono ulteriormente, cioè a una temperatura inferiore a 32 gradi. Ma le molecole d’acqua sono noti per attaccare fortemente insieme. Quindi, quando si sono congelati, sono stati in grado di mettere da parte tutte quelle molecole estranee per formare ghiaccio relativamente puro e puro. Da qui l’aspetto normale, ghiaccio chiaro che hai visto. La “roba di mirtilli rossi” era stata lasciata nel liquido non congelato.
(Gli iceberg nelle regioni artiche sono fatti di acqua relativamente priva di sale per lo stesso motivo, nonostante fossero congelati dall’acqua salata del mare.)
Su quelle lattine di cola che esplodono. Come tutti sanno, l’acqua si espande quando si congela. Questo perché le molecole d’acqua nel ghiaccio hanno la forma di una struttura a traliccio aperto, mentre nella forma liquida avevano goduto dell’intimità guancia per guancia. Durante la transizione di congelamento dalla vicinanza alla formazione distanziata, il volume deve aumentare e questa espansione è ciò che divide le lattine. Se avessi guardato dentro avresti visto che il ghiaccio era acqua relativamente pura, lasciando tutta la spazzatura colorata dietro, proprio come nel cocktail di succo di mirtillo.
Provalo. Metti una bottiglia di plastica trasparente aperta di Coca cola o Pepsi nel tuo congelatore e quando si congela vedrai bellissimi cristalli di pizzo di puro ghiaccio chiaro su uno sfondo marrone.
Ora, se fossi rimasto sveglio tutta la notte come un bravo scienziato, prendendo attente letture della temperatura mentre registravi le tue osservazioni nel tuo quaderno di laboratorio, potresti aver scoperto la sequenza di eventi mentre le tue bevande si raffreddavano. Permettetemi di dedurre cosa deve essere successo.
Per prima cosa, il cocktail di succo di mirtillo deve essere congelato prima, a una temperatura di un grado o due sotto i 32 gradi, perché è per lo più acqua con non molte “altre cose” in esso. La soda, che contiene molto più zucchero, acido fosforico e altri ingredienti disciolti per abbassare un po ‘ il suo punto di congelamento, si congelò a una temperatura di qualche grado inferiore rispetto al cocktail.
Per un’altra cosa, c’era pressione del gas all’interno delle lattine di soda, giusto? Bene, la pressione del gas sopprime l’espansione che accompagna il congelamento, proprio come premere su una pagnotta di pane inibirebbe il suo aumento. Quindi la soda non era in grado di congelare fino a quando la sua temperatura era ancora più bassa che se fosse stata aperta all’aria.
E un’altra cosa. Era la tua coca cola classica o Diet Coke? Classic e Diet Coke differiscono principalmente nel loro tipo di dolcificazione: una quantità abbastanza grande di zucchero o sciroppo di mais contro una piccola quantità di dolcificante artificiale. Più molecole aliene ci sono nell’acqua, più basso sarà il suo punto di congelamento. Quindi la coca cola classica si sarebbe congelata a una temperatura ancora più bassa della Diet Coke.
Come ha detto Mark Twain, “C’è qualcosa di affascinante nella scienza. Si ottengono così sani ritorni di congetture da un investimento così insignificante di fatto.”
Labelingo: Perspicace lettore anonimo di Falls Church invia l’etichetta da un pacchetto di campi freschi Whole Foods’ Marca verdura Pot Pie a base di verdure arrostite (questo è solo il nome, non la ricetta). Tra più di 20 altri ingredienti, elenca ” piagnucolare rosso.”Nessun gallo cedrone, manzo, granchio o carpa?
(Hai notato cose stupide sulle etichette degli alimenti? Invia i tuoi contributi Labelingo, insieme con il tuo nome e la città, al cibo 101, Sezione cibo, The Washington Post, 1150 15th St. NW, Washington, DC 20071 o all’indirizzo e-mail qui sotto.)
Robert L. Wolke (www.professorscienza.com) è professore emerito di chimica presso l’Università di Pittsburgh e l’autore, più recentemente, di “What Einstein Told His Cook: Kitchen Science Explained” (WW Norton, $25.95). Può essere raggiunto a [email protected].