Molti insegnanti di scienze svolgono una dimostrazione in cui immergono in un serbatoio d'acqua lattine sigillate di Coca-Cola e Diet Coke. La lattina di Coca Cola affonda immediatamente, mentre la lattina di Diet Coke galleggia. Alcuni istruttori hanno adattato questa dimostrazione come esperimento per insegnare agli studenti i principi di densità e galleggiabilità. Gli esperimenti consentono agli studenti di condurre misurazioni in modo da poter escogitare una spiegazione scientifica per il comportamento osservato.
Densità
La densità rappresenta la relazione tra la massa di una sostanza e la quantità di spazio che occupa, ovvero il suo volume. Gli scienziati normalmente esprimono la densità in unità metriche di grammi per millilitro o g / mL. L'acqua pura presenta una densità di 1, 00 g / mL. La maggior parte degli altri liquidi presenta densità comprese tra 0, 8 e 1, 3 g / mL.
Composizione di coca cola
La coca cola è costituita principalmente da acqua. Ma contiene anche 39 g di zuccheri, principalmente sotto forma di sciroppo di mais ad alto contenuto di fruttosio o HFCS. L'HFC usato dalla Coca-Cola e dalla maggior parte degli altri produttori di bevande analcoliche mostra una dolcezza relativa di 160 rispetto alla dolcezza di base di 100 esibita da saccarosio o zucchero da tavola. Questa scala relativa riflette la dolcezza percepita, il che significa che HFC ha letteralmente un sapore 1, 6 volte più dolce di una uguale quantità di saccarosio. Di conseguenza, una bevanda dolcificata con HFC richiede meno dolcificante per raggiungere il livello desiderato di dolcezza rispetto a una bevanda dolcificata con saccarosio.
Composizione di Diet Coke
Diet Coke contiene un dolcificante artificiale: l'aspartame. L'aspartame mostra una dolcezza percepita di 180 volte quella dello zucchero. Oppure, per un confronto più diretto, l'aspartame mostra una dolcezza 113 volte maggiore dello sciroppo di mais ad alto fruttosio. Di conseguenza, Diet Coke richiede solo 0, 35 grammi di aspartame per raggiungere lo stesso livello di dolcezza dei 39 g di HFC in Coca Cola.
galleggiabilità
Se un oggetto affonda o galleggia dipende dalla sua galleggiabilità. Un oggetto posto nell'acqua esercita una forza verso il basso sull'acqua. L'acqua, tuttavia, spinge indietro. Il principio di Archimede afferma che la forza di galleggiamento esercitata dall'acqua o da qualsiasi altro fluido su un oggetto è uguale al peso dell'acqua spostata dall'oggetto. Se il peso dell'acqua spostata supera il peso dell'oggetto, l'oggetto galleggia. Altrimenti, affonda. Questo, in parte, spiega perché le navi di metallo galleggiano. Spiega anche perché la lattina di Diet Coke affonda. Poiché le due lattine presentano forme e dimensioni identiche, quando immerse immergono quantità uguali di acqua. Ma il fatto che la lattina di Coke affonda significa che deve pesare più della quantità di acqua che sposta, mentre la lattina di Diet Coke pesa di meno.
Spiegazione matematica
Sia le lattine Diet Coke che le lattine di Coca Cola contengono 12 once liquide o 355 millilitri di liquido. Entrambe le bevande sono costituite principalmente da acqua. La differenza principale sta nel dolcificante. La coca cola contiene circa 325 mL di acqua, con una densità di 1, 0 g / mL e 39 g di zucchero. Il contenuto della lattina quindi pesa 325 g + 39 g = 364 g. La lattina di Diet Coke, tuttavia, contiene solo 0, 3 g di aspartame. Consiste quindi quasi interamente di acqua e il contenuto della lattina pesa quindi circa 355 g. Questa differenza di peso rende la lattina di Diet Coke sufficientemente galleggiante per galleggiare. In termini di densità, la densità di Diet Coke è di circa 1, 00 g / mL, lo stesso dell'acqua. Il Coke, tuttavia, presenta una densità di 1, 03 g / mL.
