Viele Naturwissenschaftslehrer führen eine Demonstration durch, bei der sie versiegelte Dosen Cola und Cola in ein Wasserbecken tauchen. Die Dose Cola sinkt sofort, während die Dose Coca Cola schwimmt. Einige Instruktoren haben diese Demonstration als Experiment angepasst, um den Schülern die Prinzipien der Dichte und des Auftriebs zu vermitteln. Die Experimente erlauben es den Studierenden, Messungen durchzuführen, um eine wissenschaftliche Erklärung für das beobachtete Verhalten zu erstellen.
Dichte
Die Dichte repräsentiert die Beziehung zwischen der Masse einer Substanz und der Menge an Raum, die sie einnimmt, d.h. ihr Volumen. Wissenschaftler drücken normalerweise die Dichte in metrischen Einheiten von Gramm pro Milliliter oder g / ml aus. Reines Wasser weist eine Dichte von 1,00 g / ml auf. Die meisten anderen Flüssigkeiten weisen Dichten zwischen 0,8 und 1,3 g / ml auf.
Zusammensetzung von Koks
Coca Cola besteht hauptsächlich aus Wasser. Aber es enthält auch 39 g Zucker, hauptsächlich in Form von High-Fructose-Maissirup oder HFCS. Der HFCS, der von Coca-Cola und den meisten anderen Herstellern von Erfrischungsgetränken verwendet wird, weist eine relative Süße von 160 auf, verglichen mit der Grundsüße von 100, die Saccharose oder Haushaltszucker aufweist. Diese relative Skala spiegelt die wahrgenommene Süße wider, was bedeutet, dass HFCS buchstäblich 1,6 Mal süßer schmeckt als die gleiche Menge an Saccharose. Als ein Ergebnis erfordert ein Getränk, das mit HFCS gesüßt ist, weniger Süßungsmittel, um das gewünschte Maß an Süße zu erreichen, als ein Getränk, das mit Saccharose gesüßt ist.
Zusammensetzung von Diät-Cola
Diät-Cola enthält einen künstlichen Süßstoff: Aspartam. Aspartam hat eine 180-mal so hohe Süße wie Zucker. Oder für einen direkteren Vergleich zeigt Aspartam eine 113 Mal größere Süße als Maissirup mit hohem Fructosegehalt. Als Konsequenz benötigt Diät-Cola nur 0,35 Gramm Aspartam, um das gleiche Maß an Süße wie die 39 Gramm HFCS in Cola zu erreichen.
Auftrieb
Ob ein Objekt sinkt oder schwimmt, hängt von seinem Auftrieb ab. Ein in Wasser plaziertes Objekt übt eine nach unten gerichtete Kraft auf das Wasser aus. Das Wasser drückt jedoch zurück. Das Archimedes-Prinzip besagt, dass die Auftriebskraft, die Wasser oder eine andere Flüssigkeit auf ein Objekt ausübt, gleich dem Gewicht des durch das Objekt verdrängten Wassers ist. Wenn das Gewicht des verdrängten Wassers das Gewicht des Objekts übersteigt, schwimmt das Objekt. Sonst sinkt es. Dies erklärt zum Teil, warum Metallschiffe schweben. Es erklärt auch, warum die Dose Cola Cola sinkt. Da die beiden Dosen identische Formen und Größen aufweisen, verdrängen sie beim Eintauchen gleiche Mengen Wasser. Aber die Tatsache, dass die Dose Cola sinkt, bedeutet, dass sie mehr wiegen muss als die Menge an Wasser, die sie verdrängt, während die Dose Cola weniger wiegt.
Mathematische Erklärung
Sowohl die Diät-Cola als auch Cola-Dosen enthalten 12 Flüssigunzen oder 355 Milliliter Flüssigkeit. Beide Getränke bestehen hauptsächlich aus Wasser. Der Hauptunterschied liegt im Süßstoff. Koks enthält etwa 325 ml Wasser mit einer Dichte von 1,0 g / ml und 39 g Zucker. Der Inhalt der Dose wiegt daher 325 g + 39 g = 364 g. Die Dose Diät Cola enthält jedoch nur 0,3 g Aspartam. Es besteht daher fast ausschließlich aus Wasser und der Inhalt der Dose wiegt daher etwa 355 g. Dieser Gewichtsunterschied macht die Dose Coca-Cola ausreichend schwimmfähig. In Bezug auf die Dichte beträgt die Dichte von Diet Coke ungefähr 1,00 g / ml, das gleiche wie Wasser. Der Koks weist jedoch eine Dichte von 1,03 g / ml auf.
