Questions aux experts

Je crois que le coca-cola est saturé de gaz carbonique lors de sa fabrication et de sa mise en boîte, ce qui signifie qu'il contient le maximum de gaz carbonique qu'il est possible de dissoudre. A l'air libre, la pression partielle de ce gaz dans le liquide est supérieure à celle dans l'air. L'addition de sucre doit probablement déclencher "physiquement" le dégagement, comme le ferait celle de sel ou de sable... Ce phénomène est observé quand on agite du champagne et de même si on lui ajoute du sucre en poudre.

La réponse n'est pas très simple... car plusieurs phénomènes expliquent cette effervescence.
Le première chose à savoir, c'est que les sodas, comme les vins effervescents, sont très fortement sursaturés en dioxyde de carbone. Les gaz sont solubles dans les liquides et la concentration du gaz qui peut être dissous est en gros proportionnelle à la pression du gaz mis en contact avec le liquide. Un liquide peut être sursaturé (par exemple en dioxyde de carbone) en lui imposant une forte pression de gaz, par exemple comme dans les sodas, de quelques bars : il dissout alors beaucoup de CO2. Si l'on fait cesser cette pression, par exemple en exposant le liquide à l'air (où la pression de CO2 est de l'ordre de 0,00035 bar), le liquide se trouve sursaturé : il contient davantage de gaz qu'il ne le devrait. Dans ces conditions, le gaz a tendance à séchapper, ce quil fait.
Tout (ou presque) est ensuite question de vitesse à laquelle le dégazage se produit. En fait, bien que le gaz ait tendance à s'échapper, cela n'est pas facile pour lui. Sauf pour les molécules de gaz qui se trouvent juste à la surface du liquide, il faut traverser toute l'épaisseur du soda. Sans former de bulles, par diffusion, cela prendrait des heures. Il est beaucoup plus rapide de former des bulles qui vont crever à la surface.
Mais, pour faire une bulle, le gaz doit écarter le liquide pour former des poches ; or les liquides n'aiment pas trop se faire étirer. Les molécules d'un liquide s'attirent les unes les autres, c'est pour cela que les liquides sont liquides et non gazeux. Le travail le plus difficile pour le gaz est de créer une microbulle, car plus la bulle est petite plus le rapport entre sa surface (donc l'étirement auquel s'oppose le liquide) et son volume (donc le nombre de molécules de gaz qui cherchent à constituer la bulle) est grand. Une fois une microbulle formée, il est plus facile de la faire croître car ce rapport lui devient plus favorable. En fait, on montre par le calcul ou l'expérience qu'il est même impossible pour le gaz de former seul des microbulles dans un liquide parfaitement limpide, sauf à atteindre des sursaturations correspondant à des pressions extraordinaires ! C'est finalement la présence de « noyaux » autour desquels vont pouvoir se former les bulles qui permettent aux sodas ou aux vins effervescents de mousser.
Ces noyaux peuvent être : des poussières (celles qui se trouvent sur le parois du verre), des bulles de gaz (celles qu'on forme en agitant la bouteille, méthode particulièrement prisée des champions de formule 1) ou du sucre (ou une autre poudre) !
Autre méthode pour provoquer l'effervesence : taper sur le flanc de la bouteille en verre (ça marche bien avec le vin) : les ondes sonores créent localement et à l'échelle microscopique des zones de surpression/dépression au sein du liquide, ce qui entraîne le dégazage.