Hvorfor koks sink og kosthold koks flyte i vann?

Mange vitenskapslærere utfører en demonstrasjon der de forsegler forseglede bokser av koks og kostholdskoks i en vannkanne. Koksens koks synker umiddelbart, mens kanen av Diet Coke flyter. Noen instruktører har tilpasset denne demonstrasjonen som et eksperiment for å lære studentene prinsippene om tetthet og oppdrift. Forsøkene lar elevene gjennomføre målinger slik at de kan utarbeide en vitenskapelig forklaring på den observerte oppførselen.

tetthet

Tetthet representerer forholdet mellom stoffets masse og mengden plass det inntar, dvs. volumet. Forskere uttrykker normalt tetthet i metriske enheter gram / ml, eller g / ml. Rent vann har en tetthet på 1,00 g / ml. De fleste andre væsker utviser tettheter mellom 0,8 og 1,3 g / ml.

Sammensetning av cola

Coca Cola består hovedsakelig av vann. Men det inneholder også 39 g sukkerarter, hovedsakelig i form av høy fruktose mais sirup eller HFCS. HFCS som brukes av Coca-Cola og de fleste andre soft drinkprodusenter utviser en relativ søthet på 160 sammenlignet med baseline søthet på 100 utstilt av sukrose, eller bordsukker. Denne relative skalaen gjenspeiler oppfattet søthet, noe som betyr at HFCS smaklig smaker 1,6 ganger søtere enn en like mengde sukrose. Som et resultat krever en drink søtet med HFCS mindre søtningsmiddel for å oppnå det ønskede nivået av søthet enn en drink søtet med sukrose.

Sammensetning av Diet Coke

Kostholdskoks inneholder et kunstig søtningsmiddel: aspartam. Aspartam utviser en oppfattet sødme på 180 ganger det av sukker. Eller, for en mer direkte sammenligning, utviser aspartam en sødme 113 ganger større enn høy fruktose mais sirup. Som en konsekvens krever Diet Coke bare 0,35 gram aspartam for å oppnå samme nivå av søthet som 39 g HFCS i Coke.

oppdrift

Om en gjenstand synker eller flyter avhenger av dens oppdrift. En gjenstand plassert i vann utøver en nedadgående kraft på vannet. Vannet skyver imidlertid tilbake. Archimedes 'prinsipp sier at den flytende kraft som utøves av vann eller noe annet fluid på en gjenstand, er lik vekten av det vann som er forskjøvet av gjenstanden. Hvis vekten av fordrevet vann overstiger objektets vekt, flyter objektet. Ellers synker det. Dette, delvis, forklarer hvorfor metallskip flyter. Det forklarer også hvorfor kanen av Diet Coke synker. Fordi de to bokser har identiske former og størrelser, forskyver de like store mengder vann når de senkes. Men det faktum at kanen av Coke synker betyr at den må veie mer enn mengden vann det fortjener, mens kanen av Diet Coke veier mindre.

Matematisk forklaring

Både Diet Coke og Coke bokser inneholder 12 væske oz, eller 355 milliliter, av væske. Begge drikkene består hovedsakelig av vann. Den primære forskjellen ligger i søtningsmidlet. Koks inneholder ca. 325 ml vann, med en tetthet på 1,0 g / ml og 39 g sukker. Innholdet i kanen veier derfor 325 g + 39 g = 364 g. Kanen av Dietkoks inneholder imidlertid bare 0,3 g aspartam. Den består derfor nesten helt av vann og kanens innhold veier derfor ca. 355 g. Denne forskjellen i vekt gjør kan av Diet Coke tilstrekkelig sterk til å flyte. Når det gjelder tetthet, er tettheten av Diet Coke omtrent 1,00 g / ml, det samme som vann. Koksen utviser imidlertid en tetthet på 1,03 g / ml.