למה קוקאין קוק & דיאטה קוקאין לצוף במים?

מורים רבים למדע עושים הדגמה שבה הם לטבול פחיות אטום של קוקה קולה ודיאט קולה במיכל של מים. פחית קולה מיד שוקעת, בעוד פחית קולה דיאט צף. כמה מדריכים יש להתאים את הפגנה זו כניסוי ללמד את התלמידים את העקרונות של צפיפות ציפה. הניסויים מאפשרים לתלמידים לבצע מדידות כדי שיוכלו ליצור הסבר מדעי להתנהגות הנצפית.

צְפִיפוּת

הצפיפות מייצגת את היחס בין מסת החומר לבין כמות המרחב שהיא תופסת, כלומר נפח. מדענים בדרך כלל מבטאים צפיפות ביחידות מטריות של גרם למיליליטר, או g / mL. מים טהורים מציג צפיפות של 1.00 גרם / מ”ל. רוב נוזלים אחרים מפגינים צפיפות בין 0.8 ל 1.3 גרם / מ”ל.

הרכב של קולה

קוקה קולה מורכב בעיקר מים. אבל זה מכיל גם 39 גרם של סוכרים, בעיקר בצורה של סירופ תירס גבוהה פרוקטוז, או HFCS. HFCS המשמשים את קוקה קולה ואת רוב יצרני המשקאות רך אחרים מציג מתיקות יחסית של 160 לעומת המתיקות הבסיסית של 100 הוצגו על ידי סוכרוז, או סוכר השולחן. זה בקנה מידה יחסית משקף מתיקות נתפסת, כלומר HFCS ממש טעים 1.6 פעמים מתוק יותר מאשר כמות שווה של סוכרוז. כתוצאה מכך, משקה ממותק עם HFCS דורש ממתיק פחות כדי להשיג את הרמה המתוקה של המתיקות מאשר משקה ממותק עם סוכרוז.

הרכב של דיאט קולה

דיאט קולה מכיל ממתיק מלאכותי: אספרטיים. אספרטיים מציג מתיקות נתפסת של 180 פעמים של סוכר. לחלופין, השוואה ישירה יותר, אספרטיים מציג מתיקות 113 פעמים יותר מאשר סירופ תירס גבוהה פרוקטוז. כתוצאה מכך, דיאט קוקה קולה רק דורש 0.35 גרם של אספרטיים כדי להשיג את אותה רמת מתיקות כמו 39 גרם של HFCS קוקה קולה.

צִיפָה

אם אובייקט כיורים או מרחפים תלוי ציפה שלה. חפץ המונח במים מפעיל כוח כלפי מטה על המים. אבל המים נדחקים לאחור. העיקרון של ארכימדס קובע כי הכוח הנועז המופעל על ידי מים או כל נוזל אחר על אובייקט שווה למשקל המים שהוחלפו על ידי האובייקט. אם משקלם של המים העוקפים עולה על המשקל של האובייקט, האובייקט צף. אחרת, זה שוקע. זה, בין השאר, מסביר מדוע ספינות מתכת לצוף. זה גם מסביר למה את יכולה של דיאט קולה כיורים. בגלל שתי פחיות להציג צורות זהות וגדלים, הם לתפוס כמויות שוות של מים כאשר שקוע. אבל העובדה כי פחית קוקה קולה אומר שזה צריך לשקול יותר מכמות המים שהיא מחליפה, ואילו פחית קולה דיאט שוקל פחות.

הסבר מתמטי

הן קולה דיאט קולה פחיות להכיל 12 עוז נוזל, או 355 מיליליטר, של נוזל. שני המשקאות מורכבים בעיקר מים. ההבדל העיקרי טמון ממתיק. קוקה קולה מכיל כ 325 מ”ל של מים, עם צפיפות של 1.0 גרם / מ”ל, ו 39 גרם של סוכר. תכולת המשקל יכולה אפוא לשקול 325 גרם + 39 גרם = 364 גרם. פחית קולה דיאט, עם זאת, מכיל רק 0.3 גרם של אספרטיים. לכן הוא מורכב כמעט כולו מים התוכן של כן יכול לשקול כ 355 גרם. הבדל זה במשקל הופך את קולה של דיאט קולה די חזק לצוף. במונחים של צפיפות, הצפיפות של דיאט קולה הוא בערך 1.00 גרם / מ”ל, כמו מים. קוקה קולה, לעומת זאת, מציג צפיפות של 1.03 גרם / מ”ל.