Waarom heeft Coke Sink & amp; Diet Coke Float in het water?

Waarom heeft Coke Sink & amp; Diet Coke Float in het water?

Veel docenten uitvoeren van een demonstratie waarin ze onder te dompelen verzegelde blikjes cola en Diet Coke in een tank van water. Het blikje Cola onmiddellijk zinkt, terwijl de blikje Diet Coke drijft. Sommige docenten hebben deze demonstratie aangepast als een experiment om leerlingen de principes van de dichtheid en het drijfvermogen te onderwijzen. De experimenten laten de studenten om metingen uit te voeren, zodat ze een wetenschappelijke verklaring voor de waargenomen gedrag kan bedenken.

Dichtheid

Dichtheid is de verhouding tussen de massa van een stof en de hoeveelheid ruimte inneemt, dat wil zeggen het volume. Wetenschappers normaal uiten dichtheid in metrische eenheden van gram per milliliter, of g / mL. Zuiver water vertoont een dichtheid van 1,00 g / mL. De meeste andere vloeistoffen vertonen dichtheden tussen 0,8 en 1,3 g / ml.

Samenstelling van Coke

Coca Cola bestaat voornamelijk uit water. Maar het bevat ook 39 g suiker, hoofdzakelijk in de vorm van hoog-fructose maïssiroop of HFCS. De HFCS gebruikt door Coca-Cola en de meeste andere frisdrank fabrikanten vertoont een relatieve zoetheid van 160 ten opzichte van de basislijn zoetheid van 100 tentoongesteld door sucrose, of tafelsuiker. Deze relatieve schaal weerspiegelt waargenomen zoetheid, waardoor HFCS letterlijk smaakt 1,6 maal zoeter dan een gelijke hoeveelheid sucrose. Hierdoor drinken gezoet met HFCS vereist minder zoetstof om het gewenste niveau van zoetheid dan een drankje gezoet met sucrose bereiken.

Samenstelling van Diet Coke

Diet Coke bevat een kunstmatige zoetstof: aspartaam. Aspartaam ​​vertoont een waargenomen zoetheid van 180 maal die van suiker. Of, voor een directe vergelijking, aspartaam ​​vertoont zoetheid 113 keer groter is dan hoog fructosegehalte. Bijgevolg cola vereist slechts 0,35 g aspartaam ​​hetzelfde niveau van zoetheid als 39 g HFCS in Coke bereiken.

opgewektheid

Of een object zinkt of drijft hangt af van de drijfvermogen. Een voorwerp dat in water oefent een neerwaartse kracht op het water. Het water, echter, duwt terug. Archimedes principe stelt dat de opwaartse kracht die wordt uitgeoefend door water of andere vloeistoffen op een object is gelijk aan het gewicht van het verplaatste water door het object. Als het gewicht van het verplaatste water gewicht van het voorwerp boven het object zweeft. Anders, het zinkt. Dit ten dele verklaart waarom metalen schepen drijven. Het verklaart ook waarom het blikje Diet Coke zinkt. Omdat de twee blikjes vertonen identieke vormen en maten, verdringen ze gelijke hoeveelheden water bij onderdompeling. Maar het feit dat het blikje cola wastafels betekent dat het moet meer zijn dan de hoeveelheid water dat verplaatst te wegen, terwijl het blikje Diet Coke minder weegt.

wiskundige Toelichting

Zowel de Diet Coke en Coke blikjes bevatten 12 vloeistof oz., Of 355 milliliter vloeistof. Beide dranken bestaan ​​voornamelijk uit water. Het voornaamste verschil ligt in de zoetstof. Cokes bevat ongeveer 325 ml water met een dichtheid van 1,0 g / ml en 39 g suiker. De inhoud van het blik daarom weegt 325 g + 39 g = 364 g. Het blikje Diet Coke, maar bevat slechts 0,3 g aspartaam. Het bestaat dus bijna volledig uit water en de inhoud van het blik is dan ook weegt ongeveer 355 g. Dit verschil in gewicht maakt het blikje Diet Coke voldoende drijfvermogen te zweven. In termen van de dichtheid, de dichtheid van Diet Coke is ongeveer 1,00 g / mL, het zelfde als water. De cokes vertoont echter een dichtheid van 1,03 g / mL.