Många lärare i naturvetenskap utföra en demonstration där de fördjupa förslutna burkar av koks och Diet Coke i en tank med vatten. Koksburken sänker omedelbart, medan burken av Diet Coke flyter. Vissa instruktörer har anpassat denna demonstration som ett experiment för att lära eleverna principerna om densitet och flytkraft. Experimenten tillåter elever att genomföra mätningar så att de kan utarbeta en vetenskaplig förklaring till det observerade beteendet.
Densitet
Densitet representerar förhållandet mellan en substans massa och mängden utrymme det upptar, dvs dess volym. Forskare uttrycker normalt densitet i metriska enheter gram per milliliter eller g / ml. Rent vatten uppvisar en densitet av 1,00 g / ml. De flesta andra vätskor uppvisar densiteter mellan 0,8 och 1,3 g / ml.
Sammansättning av koks
Coca Cola består mest av vatten. Men det innehåller också 39 g sockerarter, i första hand i form av majsstärkelse med hög fruktos eller HFCS. HFCS som används av Coca-Cola och de flesta andra läskedryckstillverkare uppvisar en relativ söthet på 160 jämfört med den sötnosbaserade sockeln på 100 som uppvisas av sackaros eller bordsocker. Denna relativa skala återspeglar uppfattad sötma, vilket innebär att HFCS smakar smakligt 1,6 gånger sötare än en lika stor mängd sackaros. Som ett resultat kräver en dryck sötad med HFCS mindre sötningsmedel för att uppnå önskad nivå av sötma än en dryck sötad med sackaros.
Sammansättning av Diet Coke
Diet Coke innehåller ett artificiellt sötningsmedel: aspartam. Aspartam uppvisar en uppfattad sötma av 180 gånger sockerhalten. Eller, för en mer direkt jämförelse uppvisar aspartam en sötma 113 gånger större än majssirap med hög fruktos. Som en konsekvens kräver Diet Coke bara 0,35 gram aspartam för att uppnå samma nivå av sötma som 39 g HFCS i Coke.
Bärighet
Oavsett om ett föremål sänker eller flyter beror på dess flytkraft. Ett föremål placerat i vatten utövar en nedåtriktad kraft på vattnet. Vattnet driver dock tillbaka. Archimedes-principen säger att den flytkraft som utövas av vatten eller någon annan vätska på ett föremål är lika med vikten av det vattnet som förskjuts av föremålet. Om vikten av förskjuten vatten överstiger objektets vikt, flyter objektet. Annars sänks det. Detta förklarar delvis, varför metallfartyg flyter. Det förklarar också varför burken av Diet Coke sjunker. Eftersom de två burkarna har identiska former och storlekar, förskjuter de lika stora mängder vatten när de nedsänktes. Men det faktum att burken av Coke sänkor betyder att den måste väga mer än mängden vatten det förskjuter, medan burken av Diet Coke väger mindre.
Matematisk förklaring
Både dietkoks och koksburkar innehåller 12 vätskor oz, eller 355 milliliter vätska. Båda dryckerna består främst av vatten. Den främsta skillnaden ligger i sötningsmedlet. Koks innehåller ca 325 ml vatten, med en densitet av 1,0 g / ml och 39 g socker. Innehållet i burken väger därför 325 g + 39 g = 364 g. Kanen av dietkoks innehåller emellertid bara 0,3 g aspartam. Det består därför nästan helt av vatten och behållarens innehåll väger därför ca 355 g. Denna skillnad i vikt gör burken av Diet Coke tillräckligt flytande för att flyta. När det gäller densitet är densiteten av dietkoks ungefär 1,00 g / ml, densamma som vatten. Koksen uppvisar emellertid en densitet av 1,03 g / ml.
