يقوم العديد من معلمي العلوم بمظاهرة يغطون فيها علب مختومة من فحم الكوك وفحم الكوك في خزان مياه. تغرق علبة الكولا على الفور ، بينما تطفو علبة دايت كوك. قام بعض المدربين بتكييف هذه المظاهرة كتجربة لتعليم الطلاب مبادئ الكثافة والطفو. تسمح التجارب للطلاب بإجراء قياسات حتى يتمكنوا من ابتكار تفسير علمي للسلوك المرصود.
كثافة
تمثل الكثافة العلاقة بين كتلة المادة ومقدار المساحة التي تحتلها ، أي حجمها. يعبر العلماء عادة عن الكثافة في وحدات متريّة من جرامات في المليلتر الواحد ، أو g / mL. الماء النقي يعرض كثافة 1.00 غ / مل. معظم السوائل الأخرى تظهر كثافة بين 0.8 و 1.3 غ / مل.
تركيب فحم الكوك
يتكون كوكا كولا في الغالب من الماء. ولكنه يحتوي أيضًا على 39 غ من السكريات ، في المقام الأول على شكل شراب الذرة عالي الفركتوز ، أو HFCS. وتبدي مركبات الكربون الهيدروكلورية فلورية المستخدمة من قبل شركة كوكا كولا ومعظم مصنّعي المشروبات الغازية الأخرى حلاوة نسبية تبلغ 160 حلاوة مقارنة بالحلاوة الأساسية التي يبلغ عددها 100 حليب أو سكر المائدة. هذا المقياس النسبي يعكس الحلاوة المتصورة ، مما يعني أن HFCS حرفيا الأذواق 1.6 مرة أكثر حلاوة من كمية متساوية من السكروز. ونتيجة لذلك ، يتطلب الشراب المحلى باستخدام مركبات الكربون الهيدروفلورية أقل من التحلية لتحقيق المستوى المطلوب من الحلاوة مقارنة بالشراب المحلى بالسكروز.
تركيب النظام الغذائي الكوك
يحتوي النظام الغذائي فحم الكوك على التحلية الاصطناعية: الأسبارتام. يُظهر الأسبرتيم حلاوة متصورة تبلغ 180 مرة من السكر. أو ، للمقارنة المباشرة ، يظهر الأسبارتام حلاوة 113 مرة أكبر من شراب الذرة عالي الفركتوز. نتيجة لذلك ، يتطلب Diet Coke فقط 0.35 جرام من الأسبارتام لتحقيق نفس المستوى من الحلاوة مثل 39 جرام من HFCS في Coke.
الطفو
يعتمد ما إذا كان أحد الكائنات تغرق أو يطفو على الطفو. كائن يوضع في الماء يمارس قوة هابطة على الماء. الماء ، ومع ذلك ، يدفع إلى الوراء. وينص مبدأ أرخميدس على أن القوة الطاغية التي تمارسها المياه أو أي سائل آخر على الجسم تساوي وزن الماء النازح من الجسم. إذا كان وزن الماء النازح يتجاوز وزن الجسم ، فإن الجسم يتحرك. خلاف ذلك ، تغرق. هذا ، في جزء منه ، يفسر لماذا تعويم السفن المعدنية. كما يفسر لماذا تغرق علبة دايت كول. ولأن العلبين يحملان أشكالاً وأحجامًا متماثلة ، فإنهما يحلان كميات متساوية من الماء عند غمرهما. لكن الحقيقة القائلة بأن علبة الكولا بالوعة تعني أنه يجب أن تزن أكثر من كمية المياه التي تزيحها ، في حين أن علبة دايت كوك تزن أقل.
شرح رياضي
يحتوي كل من علب دايت كوكاكولا وفحم الكوك على 12 سائل أو 355 ملليلتر من السائل. كلا المشروبات تتكون في المقام الأول من الماء. الفرق الأساسي يكمن في التحلية. يحتوي فحم الكوك على حوالي 325 مل من الماء بكثافة 1.0 غم / مل و 39 غ من السكر. وبالتالي يمكن أن تزن محتويات العلبة 325 جم + 39 جم = 364 جم. ومع ذلك ، تحتوي علبة دايت كوك على 0.3 غرام من الأسبارتام فقط. وبالتالي ، فإنها تتكون بالكامل من الماء ، ولذلك فإن محتويات العلبة تزن حوالي 355 غرامًا. هذا الاختلاف في الوزن يجعل علبة دايت كوك قابلة للطفو بشكل كافٍ لتطفو. من حيث الكثافة ، تبلغ كثافة دايت كوك حوالي 1.00 غم / مل ، وهو نفس الماء. ومع ذلك ، فإن فحم الكوك يظهر كثافة قدرها 1.03 غ / مليلتر.
