콜라의 청량감은 물에 용해시킨 이산화탄소에서 비롯된다.
즉, 콜라의 김이 빠졌다는 것은 용해된 이산화탄소가 거의 석출되어 적은 양만 남게 되었다는 것을 의미한다.
기체가 용해되는 경우는 발열반응으로, 엔탈피 변화(ΔH)가 음수이다. 용해가 되면서 열이 발생하는 것이다.
그리고 기체상태였던 용질이 용매에 속박됨으로, 엔트로피(S)가 감소하는 반응이다.
여기서 생각할 수 있는 것은 Gibbs Free Energy에 대해서 생각해 볼 수 있다.
ΔGº = ΔHº -TΔSº
ΔGº가 음수인 경우에는, 해당하는 반응이 자발적으로 일어난다는 의미이고, 양수인 경우에는 비자발적으로 일어난다는 의미이다.
우리는 이산화탄소의 용해 반응의 경우,
엔탈피 변화는 음수,
엔트로피 변화도 음수라는것을 알고 있다.
이것을 이 식에 대입하면,
ΔHº 항은 음수이고,
-TΔSº 에서 ΔSº가 음수이므로, 양수가 된다는 것을 알 수 있다.(T는 절대온도로, 양수다.)
이산화탄소가 용해되는 반응, 그러니까 김이 새지 않도록 하는 것이 자발적으로 일어나는 반응이 되도록 하기 위해서 ΔGº 의 값이 음수가 되도록 해야하는데, ΔHº와 ΔSº는 이미 정해져있는 값으로, 우리가 조절할 수 있는 것은 절대온도 뿐이다.
즉, 온도를 낮게 하면 낮게 할수록 -TΔSº 의 값이 작아지므로, ΔGº 값이 음수가 되도록 할 수 있다.
그러므로 콜라를 낮은 온도에서 보관하면 김이 잘 빠지지 않는 것이다.
하지만
우리가 간과한 것이 있으니,
대전제가 잘못되었다.
콜라는 남지 않는다.
