文／簡麗賢

校慶日當天，學生訂了披薩和可樂，一群人大快朵頤時問我：「老師，這兩公升的可樂瓶，有沒有科學概念？瓶底為何做成五個凸出形狀？像五爪。」

平素很少喝碳酸飲料的我，端詳桌上幾瓶塑膠瓶裝的可樂瓶造型，底部像五爪，真的大哉問。我回答：「塑膠瓶有科學概念。瓶底五爪造型，應該與分散氣體壓力有關，也考慮瓶子站立時的平衡，真是處處留心皆學問。」

不少讀者可能喜愛品嘗汽水可樂等碳酸飲料，瓶裝碳酸飲料歷史悠久，談及瓶子造型，可能追溯1915年碳酸飲料的曲線瓶，據說二戰期間美國戰士即以手握曲線瓶，暢飲可樂慰解鄉愁。

容器傳奇 大有學問

盛裝汽水可樂的容器，從玻璃瓶到塑膠瓶，造型演繹飲料文化與科學的百年傳奇歷史，成為飲料博物館的傳承素材。可樂瓶的曲線造型，除了構成好的視覺辨識度外，就科學而言，曲線瓶的設計紋路，能增加手部與瓶子間的接觸摩擦力，飲者容易掌握瓶身，確保瓶身不易滑落。

就視覺效果而言，玻璃瓶與塑膠瓶的透明特質，外觀易引起誘人的味覺反應，後來的碳酸飲料瓶大多採用類似的造型設計，1950年可樂曲線瓶成為第一個登上《時代》雜誌封面的商業產品，影響力之鉅，可見一斑。

盛裝可樂的寶特瓶究竟還隱含哪些科學概念？底部設計成五塊凸起的五爪，又具有什麼物理概念？

市售盛裝可樂汽水的寶特瓶塑膠材質是化學物質聚乙烯對苯二甲酸酯（PET），其特性是硬度韌性佳、質輕耐酸鹼，耐熱溫度約在60℃～85℃。

此塑膠為高分子聚合產品，在自然環境中不易分解，因此一般民眾使用後，應做好塑膠類產品回收工作。

可樂汽水的寶特瓶底部設計不是平的，而是很炫的凸起五爪，像美國進口的五爪蘋果底部造型，這是瓶底的造型演進史，設計者已取得申請專利權。

依據政府法令規定，每瓶飲料都有其容量標準，灌裝量必須在法律規定的標準誤差內。一般裝有氣體的碳酸飲料，容器內的氣體在運輸過程中會因晃動而膨脹，產生較大壓力，凸起的五爪設計，可以分散飲料瓶晃動伴隨而生的氣體壓力，避免瓶子爆裂。

製造生產碳酸飲料時，需向寶特瓶內充填注入二氧化碳，此時寶特瓶需要承受大約4倍大氣壓（4atm）的壓力，而塑膠材質PET的耐壓強度與材料剛性不及玻璃瓶，因此要分散瓶內壓力造成的作用力，必須設計特殊結構以增加接觸面積，分散與減輕作用在瓶底的壓力，如此才能在充填氣體後，不致發生爆裂現象，順利出廠販售。

增強耐壓 分散氣壓

可樂的寶特瓶為何製成圓弧狀，理由是增加耐壓強度，就物理力學觀點而言，圓弧狀的設計，是為了避免瓶內液體和氣體對容器的作用力過於集中一處，瓶子外型愈圓滑，愈能分散作用力，亦即有效分散瓶中的氣壓。

寶特瓶的強度與其製造時的延展程度有關，底面五爪形狀可以增加作用力接觸的表面積，也可以阻抗形狀改變，並且保持瓶子可以在直立時達成靜力平衡。其他瓶底的底部造型，阻抗形變或增加表面積的效果，可能不如五爪形，這應是設計測試時找到最佳的效果，既符合耐壓程度和直立時平衡，也符合工程力學和成本考量。

提醒讀者，喝可樂等碳酸飲料前，記得可樂的瓶蓋設計也有學問，瓶蓋一定要先洩氣，瓶蓋內有小凹槽，慢慢旋轉瓶蓋後，凹槽可讓瓶內氣體與瓶外快速達成氣壓平衡，先洩氣再完全打開，避免瓶蓋彈出傷人，汽水可樂濺溼衣物。