基本科学原理是密封的碳酸饮料瓶内的压力和温度与碳酸化程度的关系。测量完瓶子内的压力和温度后，你在碳化图表上查看碳化水平，并向你的家人和朋友宣布，"；这种苏打水有3.8体积的二氧化碳碳化，而且有很多气泡" 或"；这种苏打水的二氧化碳含量不超过1.5，而且是平的，平的，平的，淡的" 为了制造压力读数装置，制作一个与轮胎气门配合的隔板盖，如上所述，don和#39除外；t拆卸阀杆。这个特别安装的盖子将密封苏打水瓶，同时允许您使用普通轮胎压力表测量密封瓶内的压力。取商店购买的各种2升苏打水产品，充分冷却，取下原来的盖子，迅速更换轮胎气门盖（在密封时打嗝），充分摇动，并用轮胎压力计测量产生的顶空压力。将轮胎压力表推到轮胎阀门上时要小心，不要从顶部空间泄漏压力，这会降低真实的样品压力；这需要仔细而熟练的技巧。对不同的样品重复压力测量，可能是几个不同的品牌。确保所有区域的温度相同。压力读数告诉你饮料中有多少碳化。找出碳化程度（体积）对于给定的压力，使用上面的Zahm-Nagel图表。新鲜苏打水应该有大约3或4体积的碳酸化。你可以用样品做实验，看看碳酸化水平是如何影响的：测量热苏打水和冷苏打水。你应该看到室温下的压力比冷却时高得多，但图表读数应该显示出相同的碳化水平，假设你快速盖上盖子和打开盖子，以免冒泡和排放大量二氧化碳。倒出大约半瓶苏打水，然后立即盖上盖子/摇晃/测量。从最初的碳酸化水平来看，瓶内剩余的饮料质量恶化了多少？重复前面的演示，除了隔夜加盖，然后加盖/摇晃/测量。通宵等待的结果会产生不同的结果吗？打开一瓶冷却良好的苏打水，轻轻地倒入一罐冰中，再倒入瓶中，盖上盖子/摇晃/测量。往返途中减少了多少碳化？重复前面的演示，但不要加冰块。再重复一遍，猛烈地倒，而不是轻轻地倒。重复一遍--最后一次，放在冰上，但不要先冷却瓶子。证明无论你倒得多么轻，热苏打水都是纯碱，即使你直接倒在冰上。告诉你的家人和朋友这个原则，如果他们想挑战你作为碳化科学家的权威，就当着他们的面挥舞你的实验室笔记本。对同一整瓶样品进行压力测量，但在使用隔板盖时，无论有无打嗝，都要测量小的顶部空间。看看你是否能通过这种方式检测到大气压力，即瓶内总压力的差异。试着从数量上解决过去的争论，即从部分分配的苏打水中打嗝是否有助于第二天保持碳酸化。制备不同碳化水平的样品，以验证以下粗略比例：3至4体积的二氧化碳=令人愉快的碳化，2体积=明显平坦，1体积=令人不愉快的平坦。制作不同碳化水平的样品，并使用蒙住眼睛的随机味觉测试来观察通过口腔感觉可以检测到的碳化损失有多小。从便利店或快餐店取喷泉配苏打水的样品。直接分配到瓶子里，或者把里面的东西倒进瓶子里。喷泉是否提供了适当的碳酸饮料？否则，教训老板，愤怒地要求退款，表现出一种傲慢的无所不知的科学家态度。在苏打瓶中盖上一些室温水、糖和酵母。把这个可怕的布雷温放在温暖的地方。每天大约一周后，测量发酵产生的二氧化碳压力。看看会不会爆炸。描述排气时的气味。
试着打开一瓶温热的苏打水，静置几分钟，然后盖上盖子，测量压力；您将量化一般原则：另一个有趣的演示是将一个大气球密封在一瓶新打开的苏打水的螺纹颈上。在水浴中将瓶子加热至大约体温。摇动瓶子，看看有多少气体进入气球；当你喝碳酸饮料时，观察一下你必须释放多少气体。测量气球的大小，并使用几何图形估计其体积（提示：在测量直径时，让助手将气球大致挤压成一个球体）。一瓶2升的苏打水应该含有6到8升溶解在其中的二氧化碳气体，其中大部分会演变成气球。然后你可以用气球作为蜡烛上的二氧化碳灭火器。或者用这种气体来清洗一个装有活昆虫的罐子，看看昆虫是否能靠二氧化碳而不是空气生存，嘿嘿。仪器的范围（即轮胎量规和温度计）决定了可以读取的样本条件。冷冻苏打水的压力应小于30磅/平方英寸，因此汽车轮胎压力表应足够。热苏打水可以产生大约100磅/平方英寸的压力，所以你'；I’我需要一个比便宜的汽车轮胎读得更高的轮胎，比如卡车轮胎或自行车赛车轮胎的ismade。温度计的读数应该从冰点到体温。如果它是一种简单的玻璃杆类型，可以直接插入瓶中，那么它将是最容易使用的。最终的简易仪器将是采用廉价的热电偶探针式室外数字温度计，并将电线穿过盖子，使探针悬挂在密封的样品瓶内。通过本项目可以演示的高级主题有：绝对压力（psia）和表压（psig）之间的差异。临时力-距离压力测量。测量不同压力下，在恒定的挤压力下挤压瓶子侧面的距离，并校准你的简易仪器。
商用碳化测试仪的工作原理与简易轮胎测厚仪完全相同。这种测试仪只是一个硬塑料罐，盖子上有一个紧密的密封螺钉。精确的温度计和压力计被拧到盖子上，以测量样品的温度和压力。要测量样品饮料的碳化程度，首先要将样品装满罐子，迅速关闭并密封盖子，摇动，读取压力和温度。罐子侧面的打印图表显示了不同压力-温度组合下的碳化情况。在餐厅正确安装和维护汽水喷泉需要进行碳化测试。这是一名技术人员如何检查asoda fountain是否提供了一款适当起泡的产品。这对品牌软饮料制造商来说很重要，他们希望确保您从现场的碳酸化设备中获得正确交付的产品。如果你带着这些东西去参加国际科学与工程博览会，请告诉我。1969年到1973年，我曾四次作为一个孩子出现在那里，但那时候我只是在建造电脑。要完全理解碳化过程，需要一些涉及气体规律和动力学的科学背景。如果没有这些原则，你就无法理解或预测各种系统的行为。有了这些原则，你可以设计自己的系统并计算它们的性能。这就是业余爱好者与工程师之间的区别，前者只是从别人那里学着做一些有趣的事情，而后者则是工程师，他们可以对创造出只有弱者才能复制的奇妙和创新的设计有更高尚的满足感。34岁；分压#34；二氧化碳（pCO2）的浓度是理解碳酸化的基础：在任何给定温度下，给定饮料的平衡碳酸化（CO2饱和度）仅取决于其顶部空间的pCO2
这一基本原则的直接后果是：当碳酸化达到某个目标水平时，你总是可以通过增加pCO2来补偿较高的饮料温度（尽管较高的压力会使配药复杂化）。反之亦然，你可以通过降低饮料温度来补偿较低的可用pCO2。但是，由于不能将液态水冷却到32华氏度以下，因此产生给定碳化水平所需的pCO2最小。不管你把碳酸饮料放在多冷的地方，在一个开放的容器里，它迟早会完全变平。将碳酸饮料从封闭容器中取出比打开瓶盖倒出能保存更多的碳酸。由于总压力将高于pCO2，顶空中的空气使碳化至给定水平更加困难。也就是说，与纯CO2顶空相比，它需要更高的CO2进料压力和/或更低的温度，以达到相同的碳化水平。另一方面，无论是否存在空气，您使用的pCO2始终会产生可预测的碳化水平。空气的存在不会抑制碳化，但会带来机械问题，即克服更高的总压力，将二氧化碳送入容器。倒出的饮料上的泡沫头可以创建一个虚拟的顶部空间，pCO2为1 atm，在泡沫头持续的时间内，可以保存多达1.71体积的碳酸化（取决于温度）。在带有少量纯二氧化碳顶空的柔性瓶中，用固定夹具挤压瓶子，最初会提高顶空压力并缩小顶空体积（博伊尔定律）。但随着平衡的恢复，顶空压力最终会恢复到原始状态，而体积仍在缩小。如果夹紧以保持规定的更高压力，纯二氧化碳的顶部空间将收缩直至消失；你可以把这一切都压缩成解决方案！打开的罐或瓶中的顶空将短暂地含有残留的pCO2，从而减缓去碳化。最终，它会因扩散或湍流进入环境空气而消失。吞下碳酸饮料会在你的胃里产生一个可吸入的二氧化碳顶空。冷冻饮料的温度与你的核心体温之间的差异会增强这个过程。由于胃内容物在约1个大气压和98.6华氏度的温度下达到平衡，因此胃内容物可能会被残余碳酸化至0.56体积，而不会进一步冒泡（打嗝）。吸入空气或除二氧化碳以外的任何东西，都无助于在一个打开并重新装瓶的瓶子中保持碳酸化，因为你没有改变pCO2。声称"；保持泡沫"；用这种技术是不可信的。请注意，上面提到的许多专利仅涉及此类设备。如今，商业上没有这些技能可能与他们没有'；不行。倒完酒后，在一个灵活的瓶子里捏出顶部空间，与将空气交换到顶部空间相比，可以在液体中保持更多的碳酸化，但你必须保持捏紧。如果你放松对瓶子的挤压，溶液中的pCO2会放出气体，使瓶子膨胀，形成纯CO2顶空，并在液体中失去一些碳化作用，直到顶空和饮料之间达到平衡pCO2。保持收缩将阻止顶部空间的形成，更好地保护碳化；实际上，挤压可以在没有外部供应的情况下抑制二氧化碳。
只有对物理学有了科学的理解，才能得出碳化的基本原理。18至20世纪的科学决定了气体和液体在各种条件下的一般行为。以下物理原理和定律表列出了这些特性：将气体在液体（水）中的溶解度与气体的分压联系起来
关联气体压力、温度和体积的变化（博伊尔定律和查尔斯定律的结合）
将未反应（惰性）气体混合物的总压力与分压相关联。混合物中的每种气体都独立于存在的其他气体提供压力。因此，总压就是所有分压的总和。
关联流动中气体的动能和势能。一体积气体的能量是其动能（来自运动）和势能（来自压力）之和。当气体流动时，能量守恒，动能和势能之和不变，即使两者可以交换。忽略了粘性和重力。
将不流动气体的压力与其安全壳区域相关联。一体积的静态气体的压力在任何地方和所有方向上都是相同的。压力的变化在整个容积中传递。
勒查泰利尔'；s原理实际上说明了一个更普遍的想法：施加在平衡系统上的应力将使系统达到一个新的平衡，从而使应力的影响最小化。为了将这一一般原理应用于二氧化碳在水中的溶解度，我们观察到，将二氧化碳浓缩在水中会产生少量热量。因此，冷却溶液会将平衡移动到更高的浓度。平衡系统中较低的温度有利于热量的形成。对于大多数气体，溶解度随着温度的升高而降低。亨利'；s气体定律将CO2气体在水中的平衡溶解度与CO2的分压联系起来。这个定律给出了一个公式来计算给定表压下的可解性，如果我们知道亨利'；适用温度的s定律常数。自从亨利'；s常数仅在特定的标准温度下发布，我们还希望有另一个基于Le Chatelier的公式，该公式给出了Henry#39；s定律常数是温度的函数。通过将这两个公式结合使用，我们可以计算任意给定温度和压力下的溶解度，并且不需要Zahm-Nagel类型的溶解度图（至少对于碳酸化普通水）。我们对碳化的大部分分析都与通过施加二氧化碳分压（pCO2）和（通常）冷却温度使二氧化碳溶解有关。当一个瓶子被打开，或者饮料流过分配器，或者被倒进玻璃杯或者被吞咽时，pCO2已经降低，也许温度已经升高。在这些情况下，二氧化碳会通过表面界面以不可见的方式离开溶液，或者以自发的起泡（起泡、冒泡）方式离开，因为平衡条件已经改变。毕竟，正是这种泡腾是我们感官享受碳酸化（以及碳酸酸度）的主要美学目的。当你倒一杯打开的碳酸饮料时，即使饮料在配药时被冷却，轻轻地倒，并在杯中加冰保持低温，液体的表面也会暴露在普通的大气中。因此，撞击PCO2实际上为零，因此CO2的平衡溶解体积也为零。简言之，这种饮料最终会变淡，尽管不会立即变淡。二氧化碳从饮料中扩散到大气中的速率取决于瞬间的碳化程度；高碳液体在大气中冒泡；而轻微碳酸化的液体则缓慢而无形地排出气体。如果你要在不渗透CO2气体的表面上施加一个柔性屏障，那么表面的pCO2实际上是1 atm，并且你可以保持高达1.71体积的碳化水平。在较高的起始水平，气泡将形成并上升到顶部。请注意，持续的泡沫头根啤酒或麦芽饮料就是这样一个障碍，至少暂时是这样。同样的过程控制着瓶装饮料的碳酸化损失，瓶装饮料无盖、部分分配、重新包装等等。每次打开盖子都会释放顶空中的平衡pCO2，这是由初始填充决定的。随着饮料倒出，空气取代了顶部空间中的二氧化碳气体。如果快速回收，顶空中的pCO2可能约为Tzero，但剩余饮料溶液中的CO2将保持在初始水平。瓶子现在处于不平衡状态，因为液体被其上方的顶部空间的pCO2碳化。CO2气体将离开溶液，进入顶空，与空气混合，直到达到更低溶液浓度和更高顶空pCO2的新平衡。这种新的平衡将由亨利#39；s特性（溶液浓度与pCO2）一方面控制液体，另一方面控制道尔顿#39；另一方面，控制顶空的s定律特性（pTotal=pCO2+1 atm），以及液体和顶空的相对体积。当一瓶碳酸饮料没有打开，或者没有分配多少饮料时，液体与顶空体积的比率仍然很高。即使pCO2被释放并通过解盖被空气替换，液体也可以用pCO2重新填充顶空，以保持平衡，而不会失去大量的碳酸。然而，在重复的解封循环后，尤其是当液体与顶空体积的比例发生不利逆转时，将pCO2恢复到顶空的平衡溶解会逐渐耗尽碳含量。如果瓶子装满或基本装满，游戏是有利的，但当瓶子装满一半或三分之一时，游戏很快就会失败。请注意，如果我们可以在不打开瓶盖的情况下从瓶子中分配碳酸饮料，那么我们将获得显著的优势，因为从顶空中损失的CO2体积仅是分配的液体体积，而不是整个顶空的重复置换。此外，如果在装瓶过程中使用纯CO2净化顶空，则顶空pCO2不会像打开瓶盖时那样被空气还原。这种效率是#34；苏打虹吸管"；输入分配器和桶。系统的顶部空间保持充满纯CO2，而不是空气，唯一离开系统的CO2是溶解在饮料中的CO2，而不是来自顶部空间的CO2。网上有一个资料来源专门为水中的二氧化碳阐述了勒夏特利尔原理，这是一篇4页的未发表的地球化学论文，总结了#34；二氧化碳在界面上的转移"；来自荷兰乌得勒支大学（PDF文件）。虽然本文关注的是描述和量化大气中二氧化碳如何进出湖泊和海洋，但物理原理直接适用于饮料的碳酸化。本文给出了亨利#39的经验公式；s定律常数K inmol/L atm表示水中二氧化碳随温度T的变化，表示开尔文（我已将其数学公式转换为C代码片段）：双a0=-5.7470126E2；双a1=2.154152E4；双a2=-1.47759E-4；双a3=8.9892E1；双T，lnK，K；T=…/*开氏度*/；lnK=a0+a1/T+a2*T*T+a3*log（T）；K=exp（lnK）；/*摩尔/升自动取款机*/
这个公式得出的值是亨利'；s定律常数适用于任何需要的温度。与气体定律（都是简单的比例或数）不同，这个公式非常复杂，涉及对数和指数，反映了决定这种溶液动态平衡的基本动力学的复杂性。注：在C编程语言数学库中，"；日志（T）和#34；是自然对数。公式输出的结果以摩尔/升atm为单位，这对于实验室来说很好，但我们想知道它是以标准体积的二氧化碳为单位的。相关换算系数为：1 atm=14.7 psi 0.0442 mol/L atm=1体积CO2/atm 0.6550 mol/L-
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