Perché il Coke Sink & Diet Coke galleggia nell'acqua?

Molti insegnanti di scienze eseguono una dimostrazione in cui immergono lattine sigillate di Coca Cola e Diet Coke in un acquario. La lattina di Coca-Cola affonda immediatamente, mentre la lattina di Diet Coke galleggia. Alcuni istruttori hanno adattato questa dimostrazione come un esperimento per insegnare agli studenti i principi della densità e dell'assetto. Gli esperimenti consentono agli studenti di condurre misurazioni in modo che possano 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, cioè 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 consiste principalmente di acqua. Ma contiene anche 39 g di zuccheri, principalmente sotto forma di sciroppo di mais ad alto contenuto di fruttosio o HFCS. Gli HFC utilizzati da Coca-Cola e dalla maggior parte dei produttori di bibite analcoliche presentano una dolcezza relativa di 160 rispetto alla dolcezza di base di 100 esposti da saccarosio o zucchero da tavola. Questa scala relativa riflette la dolcezza percepita, il che significa che HFCS ha letteralmente un sapore 1,6 volte più dolce di una uguale quantità di saccarosio. Di conseguenza, una bevanda addolcita con HFCS richiede meno dolcificante per raggiungere il livello desiderato di dolcezza di una bevanda addolcita 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 ottenere lo stesso livello di dolcezza dei 39 g di HFCS in Coca-Cola.

galleggiabilità

Se un oggetto affonda o galleggia dipende dalla sua galleggiabilità. Un oggetto posto in acqua esercita una forza verso il basso sull'acqua. L'acqua, tuttavia, respinge. 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 metalliche galleggiano. Spiega anche perché la lattina di Diet Coke affonda. Poiché le due lattine presentano forme e dimensioni identiche, spostano uguali quantità di acqua quando sono immerse. Ma il fatto che la lattina di Coca-Cola affonda significa che deve pesare più della quantità d'acqua che sposta, mentre la lattina di Diet Coke pesa meno.

Spiegazione matematica

Entrambe le lattine Diet Coke e Coca-Cola contengono 12 once fluide, o 355 millilitri, di liquido. Entrambe le bevande sono costituite principalmente da acqua. La differenza principale sta nel dolcificante. Il coke 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 bomboletta 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 circa 1,00 g / ml, la stessa dell'acqua. La coca cola, tuttavia, presenta una densità di 1,03 g / ml.