Számos természettudományi tanár demonstrációt folytat, melyben a tartály vízbe merítik a koksz és a diétás koksz lezárt dobozát. A kokszdoboz azonnal süllyed, míg a Diet Coke doboz lebeg. Egyes oktatók ezt a demonstrációt kísérletként adaptálták, hogy megtanítsák a hallgatóknak a sűrűség és a felhajtóerő elveit. A kísérletek lehetővé teszik a hallgatóknak, hogy méréseket végezzenek, hogy tudományos magyarázatot készítsenek a megfigyelt viselkedésre.
Sűrűség
A sűrűség az anyag tömege és az általa elfoglalt hely mennyisége, azaz a térfogata közötti összefüggést jelöli. A tudósok általában a sűrűséget fejezik ki metrikus mértékegységben, gramm / ml vagy g / ml. A tiszta víz sűrűsége 1, 00 g / ml. A legtöbb más folyadék sűrűsége 0, 8 és 1, 3 g / ml között van.
A koksz összetétele
A Coca Cola többnyire vízből áll. De tartalmaz még 39 g cukrot is, elsősorban nagy fruktóztartású kukoricaszirup vagy HFCS formájában. A Coca-Cola és a legtöbb más üdítőital-gyártó által használt HFCS relatív édesség 160-ra esik, szemben a szacharóz vagy asztali cukor 100 alapanyag édességével. Ez a relatív skála tükrözi az észlelt édességet, ami azt jelenti, hogy a HFCS szó szerint 1, 6-szor édesebb, mint azonos mennyiségű szacharóz. Ennek eredményeként egy HFCS-sel édesített ital kevesebb édesítőszert igényel a kívánt édesség eléréséhez, mint egy szacharózzal édesített ital.
Diétás koksz összetétele
A Diet Coke mesterséges édesítőszert tartalmaz: aszpartámot. Az aszpartám érezhető édessége 180-szorosa a cukorénak. Vagy egy közvetlenebb összehasonlítás céljából az aszpartám édessége 113-szor nagyobb, mint a magas fruktózú kukoricaszirupé. Következésképpen a Diet Coke-nek csak 0, 35 gramm aszpartámra van szüksége ahhoz, hogy elérje az édesség szintjét, mint a kokszban lévő 39 g HFCS.
A felhajtóerő
Az, hogy egy tárgy elsüllyed vagy lebeg, az úszóképességétől függ. A vízbe helyezett tárgy lefelé irányuló erőt gyakorol a vízre. A víz azonban visszadobja. Az Archimedes elve kimondja, hogy a víz vagy más folyadék által egy tárgyra kifejtett felhajtóerő megegyezik a tárgy által elmozdított víz súlyával. Ha az elhagyott víz súlya meghaladja a tárgy súlyát, akkor az lebeg. Egyébként elsüllyed. Ez részben magyarázza, hogy a fémhajók miért úsznak. Ez azt is magyarázza, hogy miért süllyed a Diet Coke doboz. Mivel a két kannának azonos alakja és mérete van, merítésükkor azonos mennyiségű vizet kicserélnek. De az a tény, hogy a kokszdoboz süllyed, azt jelenti, hogy annak nagyobb mennyiségűnek kell lennie, mint amennyit az elhagyja, míg a Diet Coke kannája kevesebb.
Matematikai magyarázat
Mind a diétás koksz, mind a koksz kannák 12 folyékony oz vagy 355 milliliter folyadékot tartalmaznak. Mindkét ital elsősorban vizet tartalmaz. Az elsődleges különbség az édesítőszerben rejlik. A koksz körülbelül 325 ml vizet tartalmaz, sűrűsége 1, 0 g / ml, és 39 g cukrot tartalmaz. A doboz tartalma tehát 325 g + 39 g = 364 g. A Diet Coke kannája azonban csak 0, 3 g aszpartámot tartalmaz. Ezért szinte teljes egészében vízből áll, és ezért a kannák tartalma körülbelül 355 g. Ez a súlykülönbség teszi a Diétáskoksz dobozt elegendő úszóvá. Sűrűség szempontjából a diétás koksz sűrűsége nagyjából 1, 00 g / ml, ugyanúgy, mint a víznél. A koksz sűrűsége azonban 1, 03 g / ml.
