Viele Naturwissenschaftslehrer führen eine Demonstration vor, bei der sie versiegelte Dosen Cola und Diet Coke in einen Wassertank tauchen. Die Dose Cola sinkt sofort, während die Dose Diet Coke schwimmt. Einige Ausbilder haben diese Demonstration als Experiment angepasst, um den Schülern die Prinzipien der Dichte und des Auftriebs beizubringen. Die Experimente ermöglichen es den Schülern, Messungen durchzuführen, um eine wissenschaftliche Erklärung für das beobachtete Verhalten zu finden.
Dichte
Die Dichte ist das Verhältnis zwischen der Masse eines Stoffes und dem Raum, den er einnimmt, dh seinem Volumen. Wissenschaftler drücken die Dichte normalerweise in metrischen Einheiten von Gramm pro Milliliter oder g / ml aus. Reines Wasser hat eine Dichte von 1, 00 g / ml. Die meisten anderen Flüssigkeiten weisen Dichten zwischen 0, 8 und 1, 3 g / ml auf.
Zusammensetzung von Cola
Coca Cola besteht hauptsächlich aus Wasser. Es enthält aber auch 39 g Zucker, hauptsächlich in Form von Maissirup mit hohem Fructosegehalt oder HFCS. Das von Coca-Cola und den meisten anderen Herstellern von Erfrischungsgetränken verwendete HFCS weist eine relative Süße von 160 auf, verglichen mit der Grundsüße von 100, die Saccharose oder Tafelzucker aufweisen. Diese relative Skala spiegelt die wahrgenommene Süße wider, was bedeutet, dass HFCS buchstäblich 1, 6-mal süßer schmeckt als eine gleiche Menge Saccharose. Infolgedessen benötigt ein mit HFCS gesüßtes Getränk weniger Süßstoff, um das gewünschte Maß an Süße zu erreichen, als ein mit Saccharose gesüßtes Getränk.
Zusammensetzung von Diät-Cola
Diet Coke enthält einen künstlichen Süßstoff: Aspartam. Aspartam weist eine wahrgenommene Süße auf, die das 180-fache der von Zucker beträgt. Oder für einen direkteren Vergleich zeigt Aspartam eine 113-mal größere Süße als Maissirup mit hohem Fructosegehalt. Infolgedessen benötigt Diet Coke nur 0, 35 g Aspartam, um den gleichen Süßegrad wie die 39 g HFCS in Coke zu erzielen.
Auftrieb
Ob ein Objekt sinkt oder schwimmt, hängt von seinem Auftrieb ab. Ein im Wasser befindlicher Gegenstand übt eine nach unten gerichtete Kraft auf das Wasser aus. Das Wasser drückt jedoch zurück. Das Prinzip von Archimedes besagt, dass die von Wasser oder einer anderen Flüssigkeit auf einen Gegenstand ausgeübte Auftriebskraft gleich dem Gewicht des vom Gegenstand verdrängten Wassers ist. Wenn das Gewicht des verdrängten Wassers das Gewicht des Objekts überschreitet, schwimmt das Objekt. Ansonsten sinkt es. Dies erklärt zum Teil, warum Metallschiffe schwimmen. Es erklärt auch, warum die Dose Diet Coke sinkt. Da die beiden Dosen identische Formen und Größen aufweisen, verdrängen sie beim Untertauchen gleiche Mengen Wasser. Aber die Tatsache, dass die Cola-Dose sinkt, bedeutet, dass sie mehr wiegen muss als die Menge an Wasser, die sie verdrängt, während die Cola-Dose weniger wiegt.
Mathematische Erklärung
Sowohl die Diet Coke- als auch die Coke-Dose enthalten 12 Unzen Flüssigkeit oder 355 Milliliter Flüssigkeit. Beide Getränke bestehen hauptsächlich aus Wasser. Der Hauptunterschied liegt im Süßstoff. Koks enthält ca. 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 Diet Coke enthält jedoch nur 0, 3 g Aspartam. Es besteht daher fast ausschließlich aus Wasser und der Doseninhalt wiegt somit ca. 355 g. Dieser Gewichtsunterschied macht die Dose Diet Coke schwimmfähig genug, um zu schwimmen. In Bezug auf die Dichte beträgt die Dichte von Diet Coke ungefähr 1, 00 g / ml, genau wie die von Wasser. Der Koks weist jedoch eine Dichte von 1, 03 g / ml auf.
