Πολλοί δάσκαλοι επιστημών πραγματοποιούν μια διαδήλωση στην οποία βυθίζουν σφραγισμένα δοχεία οπτάνθρακα οπτανθρακοποίησης και οπτάνθρακα σε δεξαμενή νερού. Το δοχείο του οπτάνθρακα αμέσως βυθίζεται, ενώ το δοχείο του Diet Coke επιπλέει. Μερικοί εκπαιδευτές έχουν προσαρμόσει αυτήν την επίδειξη ως ένα πείραμα για να διδάξουν στους μαθητές τις αρχές της πυκνότητας και της πλευστότητας. Τα πειράματα επιτρέπουν στους μαθητές να πραγματοποιούν μετρήσεις έτσι ώστε να μπορούν να δημιουργήσουν μια επιστημονική εξήγηση για την παρατηρούμενη συμπεριφορά.
Βίντεο της Ημέρας
Πυκνότητα
Η πυκνότητα αντιπροσωπεύει τη σχέση μεταξύ της μάζας μιας ουσίας και του χώρου που καταλαμβάνει, i. μι., τον όγκο του. Οι επιστήμονες εκφράζουν κανονικά την πυκνότητα σε μετρικές μονάδες γραμμάρια ανά χιλιοστόλιτρο ή g / mL. Το καθαρό νερό παρουσιάζει πυκνότητα 1,00 g / mL. Τα περισσότερα άλλα υγρά εμφανίζουν πυκνότητες μεταξύ 0,8 και 1,3 g / mL.
Σύνθεση οπτάνθρακα
Η Coca Cola αποτελείται κυρίως από νερό. Περιέχει επίσης 39 g σακχάρων, κυρίως με τη μορφή σιροπιού καλαμποκιού υψηλής περιεκτικότητας σε φρουκτόζη ή HFCS. Το HFCS που χρησιμοποιείται από την Coca-Cola και τους περισσότερους άλλους κατασκευαστές αναψυκτικών παρουσιάζει σχετική γλυκύτητα 160 σε σύγκριση με τη γλυκύτητα της γραμμής αναφοράς 100 που παρουσιάζεται από σακχαρόζη ή επιτραπέζια ζάχαρη. Αυτή η σχετική κλίμακα αντικατοπτρίζει την αντιληπτή γλυκύτητα, που σημαίνει ότι το HFCS έχει γεύση κυριολεκτικά 1. 6 φορές πιο γλυκιά από μια ίση ποσότητα σακχαρόζης. Ως αποτέλεσμα, ένα ποτό που έχει υποστεί γλύκανση με HFCS απαιτεί λιγότερο γλυκαντικό να επιτύχει το επιθυμητό επίπεδο γλυκύτητας από ένα ποτό που έχει υποστεί ζάχαρη με σακχαρόζη.
Σύνθεση διαιτητικού κωκ
Το Diet Coke περιέχει ένα τεχνητό γλυκαντικό: ασπαρτάμη. Η ασπαρτάμη παρουσιάζει μια γλυκύτητα που φάνηκε 180 φορές μεγαλύτερη από αυτή της ζάχαρης. Ή, για μια πιο άμεση σύγκριση, η ασπαρτάμη εμφανίζει μια γλυκύτητα 113 φορές μεγαλύτερη από το σιρόπι καλαμποκιού υψηλής φρουκτόζης. Κατά συνέπεια, ο Diet Coke απαιτεί μόνο 35 γραμμάρια ασπαρτάμης για να επιτύχει το ίδιο επίπεδο γλυκύτητας με τα 39 γραμμάρια HFCS στο Coke.
Ιστιοφορία
Το αν ένα αντικείμενο καταβυθίζεται ή επιπλέει εξαρτάται από την πλευστότητά του. Ένα αντικείμενο τοποθετημένο στο νερό ασκεί μια προς τα κάτω δύναμη στο νερό. Το νερό, όμως, ωθεί πίσω. Η αρχή του Αρχιμήδη δηλώνει ότι η αυξητική δύναμη που ασκείται από το νερό ή οποιοδήποτε άλλο υγρό σε ένα αντικείμενο είναι ίση με το βάρος του νερού που μετατοπίζεται από το αντικείμενο. Εάν το βάρος του εκτοπισμένου νερού υπερβαίνει το βάρος του αντικειμένου, το αντικείμενο επιπλέει. Διαφορετικά, βυθίζεται. Αυτό, εν μέρει, εξηγεί γιατί τα μεταλλικά πλοία επιπλέουν. Εξηγεί επίσης γιατί το δοχείο του Diet Coke βυθίζεται. Επειδή τα δύο δοχεία παρουσιάζουν ταυτόσημα σχήματα και μεγέθη, μετατοπίζουν ίσες ποσότητες νερού όταν βυθίζονται. Αλλά το γεγονός ότι το δοχείο των δεξαμενών οπτάνθρακα σημαίνει ότι πρέπει να ζυγίζει περισσότερο από την ποσότητα νερού που μετατοπίζει, ενώ το δοχείο του Coke Diet ζυγίζει λιγότερο.
Μαθηματική Επεξήγηση
Και τα δοχεία Diet Coke και Coke περιέχουν 12 υγρές ουγκιές., ή 355 χιλιοστόλιτρα υγρού. Και τα δύο ποτά αποτελούνται κυρίως από νερό. Η κύρια διαφορά έγκειται στο γλυκαντικό. Ο οπτάνθρακας περιέχει περίπου 325 mL νερού, με πυκνότητα 1,0 g / mL, και 39 g ζάχαρη. Τα περιεχόμενα του δοχείου επομένως ζυγίζουν 325 g + 39 g = 364 g. Το δοχείο του Diet Coke, ωστόσο, περιέχει μόνο 0,3 g ασπαρτάμης. Συνεπώς, συνίσταται σχεδόν εξ ολοκλήρου από νερό και το περιεχόμενο του κονσερβοποιημένου προϊόντος ζυγίζει περίπου 355 γραμμάρια. Αυτή η διαφορά βάρους καθιστά το δοχείο του Diet Coke επαρκώς ικανό να επιπλέει. Όσον αφορά την πυκνότητα, η πυκνότητα του Coke Diet είναι περίπου 1,00 g / mL, το ίδιο με το νερό. Ο οπτάνθρακας, ωστόσο, εμφανίζει πυκνότητα 1. 03 g / mL.
