Veel wetenschapsleraren voeren een demonstratie uit waarin ze verzegelde blikjes cola en cola light onderdompelen in een watertank. Het blikje cola daalt onmiddellijk, terwijl het blikje cola light drijft. Sommige instructeurs hebben deze demonstratie aangepast als een experiment om studenten de beginselen van dichtheid en drijfvermogen te leren. De experimenten stellen studenten in staat om metingen uit te voeren, zodat ze een wetenschappelijke verklaring kunnen bedenken voor het waargenomen gedrag.
Dichtheid
Dichtheid vertegenwoordigt de relatie tussen de massa van een stof en de hoeveelheid ruimte die deze inneemt, d.w.z. het volume ervan. Wetenschappers geven normaal gesproken dichtheid uit 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 suikers, voornamelijk in de vorm van high-fructose corn syrup of HFCS. De HFCS gebruikt door Coca-Cola en de meeste andere frisdrankproducenten vertoont een relatieve zoetheid van 160 vergeleken met de basislijnzoetheid van 100 vertoond door sucrose, of tafelsuiker. Deze relatieve schaal weerspiegelt de waargenomen zoetheid, wat betekent dat HFCS letterlijk 1,6 keer zoeter smaakt dan een gelijke hoeveelheid sucrose. Dientengevolge, vereist een drank gezoet met HFCS minder zoetmiddel om het gewenste niveau van zoetheid te bereiken dan een drank gezoet met sucrose.
Samenstelling van cola light
Cola Light bevat een kunstmatige zoetstof: aspartaam. Aspartaam vertoont een waargenomen zoetheid van 180 keer die van suiker. Of, voor een meer directe vergelijking, vertoont aspartaam een zoetheid die 113 keer groter is dan fructose-glucosestroop. Als gevolg hiervan heeft Diet Coke slechts 0,35 gram aspartaam nodig om hetzelfde niveau van zoetheid te bereiken als 39 g HFCS in cola.
drijfvermogen
Of een object zinkt of drijft, hangt af van het drijfvermogen. Een object in water oefent een neerwaartse kracht uit op het water. Het water duwt echter terug. Het principe van Archimedes stelt dat de drijvende kracht uitgeoefend door water of een andere vloeistof op een object gelijk is aan het gewicht van het water dat door het object wordt verplaatst. Als het gewicht van het verplaatste water groter is dan het gewicht van het object, zweeft het object. Anders zinkt het. Dit verklaart voor een deel waarom metalen schepen zweven. Het verklaart ook waarom het blikje Cola Light zinkt. Omdat de twee blikken dezelfde vormen en afmetingen hebben, verdringen ze bij onderdompeling gelijke hoeveelheden water. Maar het feit dat het blikje cola zinkt, betekent dat het meer moet wegen dan de hoeveelheid water die het verdringt, terwijl het blikje cola light minder weegt.
Wiskundige uitleg
Zowel de Cola-blikjes als de Cola-blikken bevatten 12 vloeistof of 355 milliliter vloeistof. Beide dranken bestaan voornamelijk uit water. Het belangrijkste 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 weegt dus 325 g + 39 g = 364 g. Het blikje Cola Light bevat echter slechts 0,3 gram aspartaam. Het bestaat daarom vrijwel geheel uit water en de inhoud van het blik weegt daarom ongeveer 355 g. Dit verschil in gewicht maakt het blikje Diet Coke voldoende drijvend om te dobberen. In termen van dichtheid is de dichtheid van cola light ongeveer 1,00 g / ml, hetzelfde als water. De Cokes vertoont echter een dichtheid van 1,03 g / ml.
