Varför Koka Sink & Diet Coke Float In Water?

Många vetenskapslärare utför en demonstration där de fördjupa förseglade burkar av koks och dietkoks 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 eleverna 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, främst i form av majsstärkelse med hög fruktos eller HFCS. HFCS som används av Coca-Cola och de flesta andra läskedryckstillverkare uppvisar en relativ söthet av 160 jämfört med den sötnosbaserade sötninmen på 100 uppvisade 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 den av socker. Eller, för en mer direkt jämförelse uppvisar aspartam en sötma 113 gånger större än hög fruktos majssirap. Som en konsekvens kräver Diet Coke endast 0,35 gram aspartam för att uppnå samma nivå av sötma som 39 g HFCS i Coke.

Bärighet

Om ett föremål sänker eller flyter beror på sin flytkraft. Ett föremål placerat i vatten utövar en nedåtriktad kraft på vattnet. Vattnet trycker 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 förskjutna vattnet. 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 Diet Coke och Coke burkar innehåller 12 fluid oz, eller 355 milliliter, av 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 Diet Coke ungefär 1,00 g / ml, densamma som vatten. Koksen uppvisar emellertid en densitet av 1,03 g / ml.