많은 과학 교사들이 밀폐 된 콜라 캔과 다이어트 콜라를 물 탱크에 담그는 시범을 보여줍니다. 다이어트 콜라 캔이 수레에 빠지는 동안 콜라 캔이 즉시 가라 앉습니다. 일부 강사들은 학생들에게 밀도와 부력의 원리를 가르치기위한 실험으로이 데모를 채택했습니다. 학생들은 실험을 통해 관찰 된 행동에 대한 과학적 설명을 고안 할 수 있도록 측정을 수행 할 수 있습니다.
밀도
밀도는 물질의 질량과 차지하는 공간의 양, 즉 부피와의 관계를 나타냅니다. 과학자들은 일반적으로 밀리리터 당 그램 또는 g / mL의 미터법으로 밀도를 표현합니다. 순수한 물은 1.00 g / mL의 밀도를 나타낸다. 대부분의 다른 액체는 0.8 ~ 1.3 g / mL의 밀도를 나타냅니다.
콜라의 구성
코카콜라는 대부분 물로 구성되어 있습니다. 그러나 그것은 또한 과당 옥수수 시럽 또는 HFCS 형태의 39g의 설탕을 함유하고 있습니다. Coca-Cola 및 대부분의 다른 청량 음료 제조업체에서 사용하는 HFCS는 자당 또는 테이블 설탕으로 표시되는 기준 감미도 100과 비교하여 160의 상대 감미도를 나타냅니다. 이 상대적인 척도는 감지 된 단맛을 반영합니다. 즉, HFCS는 문자 그대로 같은 양의 자당보다 1.6 배 더 단 맛을냅니다. 결과적으로, HFCS로 감미 된 음료는 자당으로 감미 된 음료보다 원하는 감미도 수준을 달성하기 위해 감미료가 덜 요구된다.
다이어트 콜라 구성
다이어트 콜라에는 인공 감미료 인 아스파탐이 들어 있습니다. 아스파탐은 설탕보다 180 배의 단맛을 나타냅니다. 또는보다 직접적인 비교를 위해 아스파탐은 고 과당 옥수수 시럽보다 단맛이 113 배나 높습니다. 결과적으로 Diet Coke는 콜라의 39g HFCS와 동일한 수준의 단맛을 얻기 위해 0.35g의 아스파탐 만 필요합니다.
부력
물체가 가라 앉거나 떠오르는 지 여부는 부력에 달려 있습니다. 물에 놓인 물체는 물에 아래쪽으로 힘을가합니다. 그러나 물은 뒤로 밀린다. 아르키메데스의 원리는 물 또는 물체에 다른 유체가 가하는 부력이 물체에 의해 변위 된 물의 무게와 같다고 명시하고 있습니다. 변위 된 물의 무게가 물체의 무게를 초과하면 물체가 뜹니다. 그렇지 않으면 가라 앉습니다. 이것은 부분적으로 금속 선박이 왜 떠 다니는지 설명합니다. 또한 다이어트 콜라 캔이 가라 앉는 이유도 설명합니다. 두 캔은 모양과 크기가 동일하기 때문에 침수시 물의 양이 동일합니다. 그러나 코크스 싱크 캔은 그것이 변위하는 물의 양보다 더 무게가 나가야한다는 것을 의미하지만 Diet Coke 캔의 무게는 더 적습니다.
수학적 설명
Diet Coke와 Coke 캔 모두 12 유체 온스 또는 355 밀리리터의 액체를 포함합니다. 두 음료는 주로 물로 구성됩니다. 가장 큰 차이점은 감미료에 있습니다. 코크스는 약 325 mL의 물, 1.0 g / mL의 밀도 및 39 g의 설탕을 함유한다. 캔의 내용물의 무게는 325g + 39g = 364g입니다. 그러나 Diet Coke의 캔에는 0.3g의 아스파탐이 들어 있습니다. 따라서 그것은 거의 전적으로 물로 구성되며 캔의 내용물 무게는 약 355g입니다. 이 무게의 차이는 Diet Coke의 캔이 부유하기에 충분히 부력을줍니다. 밀도 측면에서 Diet Coke의 밀도는 약 1.00g / mL로 물과 동일합니다. 그러나, 코크스는 1.03 g / mL의 밀도를 나타낸다.
