Многие преподаватели естественных наук проводят демонстрацию, в которой они погружают запечатанные банки кокса и диетической колы в резервуар с водой. Кошка-кокс сразу же опускается, в то время как банку диетической колы плавает. Некоторые инструкторы адаптировали эту демонстрацию как эксперимент, чтобы научить студентов принципам плотности и плавучести. Эксперименты позволяют студентам проводить измерения, чтобы они могли разработать научное объяснение наблюдаемого поведения.
плотность
Плотность представляет собой взаимосвязь между массой вещества и объемом занимаемого им пространства, т. Е. Его объемом. Ученые обычно выражают плотность в метрических единицах граммов на миллилитр или г / мл. Чистая вода имеет плотность 1,00 г / мл. Большинство других жидкостей проявляют плотность от 0,8 до 1,3 г / мл.
Состав кокса
Coca Cola состоит в основном из воды. Но он также содержит 39 г сахара, прежде всего в форме кукурузного сиропа с высоким содержанием фруктозы или ГФУ. HFCS, используемый Coca-Cola и большинством других производителей безалкогольных напитков, демонстрирует относительную сладость 160 по сравнению с базовой сладостью 100, выраженной сахарозой или столовым сахаром. Этот относительный масштаб отражает воспринимаемую сладость, а это означает, что HFCS буквально на вкус в 1,6 раза слаще, чем равное количество сахарозы. В результате напиток, подслащенный HFCS, требует меньше подсластителя для достижения желаемого уровня сладости, чем напиток, подслащенный сахарозой.
Состав диетического кокса
Diet Coke содержит искусственный подсластитель: аспартам. Аспартам демонстрирует ощущаемую сладость в 180 раз больше, чем сахар. Или, для более прямого сравнения, аспартам обладает сладостью в 113 раз больше, чем кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы. Как следствие, Diet Coke требует только 0,35 грамма аспартама для достижения такого же уровня сладости, как 39 г HFCS в коксе.
плавучесть
Независимо от того, поглощается или плавает объект, зависит его плавучесть. Объект, помещенный в воду, оказывает понижающую силу на воду. Вода, однако, отталкивается. Принцип Архимеда утверждает, что плавучая сила, оказываемая водой или любой другой жидкостью на объект, равна весу воды, смещенной объектом. Если вес смещенной воды превышает вес объекта, объект плавает. В противном случае он тонет. Частично это объясняет, почему плавают металлические суда. Это также объясняет, почему емкость диеты Кокса поглощает. Поскольку две банки имеют одинаковые формы и размеры, они вытесняют равное количество воды при погружении. Но тот факт, что емкость кокса поглощает, означает, что она должна весить больше, чем количество воды, которую она вытесняет, тогда как емкость диетического кокса весит меньше.
Математическое объяснение
Как диетические коксовые, так и коксовые банки содержат 12 жидких унций или 355 миллилитров жидкости. Оба напитка состоят в основном из воды. Основное различие заключается в подсластителе. Кокс содержит около 325 мл воды с плотностью 1,0 г / мл и 39 г сахара. Поэтому содержимое емкости может весить 325 г + 39 г = 364 г. Однако баня диетического кокса содержит только 0,3 г аспартама. Поэтому он почти целиком состоит из воды, поэтому содержимое банки может весить около 355 г. Это различие в весе делает банку диетического кокса достаточно плавучим для плавания. С точки зрения плотности плотность диетического кокса составляет примерно 1,00 г / мл, то же, что и вода. Однако кокса имеет плотность 1,03 г / мл.
