Muitos professores de ciências fazem uma demonstração em que mergulham latas seladas de Coca-Cola e Diet Coke em um tanque de água. A lata de Coca-Cola afunda imediatamente, enquanto a lata de Diet Coke flutua. Alguns instrutores adaptaram essa demonstração como um experimento para ensinar aos alunos os princípios de densidade e flutuabilidade. Os experimentos permitem que os alunos realizem medições para que possam conceber uma explicação científica para o comportamento observado.
Densidade
A densidade representa a relação entre a massa de uma substância e a quantidade de espaço que ocupa, isto é, seu volume. Os cientistas normalmente expressam densidade em unidades métricas de gramas por mililitro, ou g / mL. A água pura exibe uma densidade de 1, 00 g / mL. A maioria dos outros líquidos exibe densidades entre 0, 8 e 1, 3 g / mL.
Composição de Coca-Cola
Coca Cola consiste principalmente de água. Mas também contém 39 g de açúcares, principalmente na forma de xarope de milho com alto teor de frutose, ou HFCS. O HFCS usado pela Coca-Cola e pela maioria dos outros fabricantes de refrigerantes exibe uma doçura relativa de 160 em comparação com a doçura básica de 100 exibida pela sacarose ou açúcar de mesa. Essa escala relativa reflete a doçura percebida, o que significa que o HFCS literalmente tem um gosto 1, 6 vezes mais doce que uma quantidade igual de sacarose. Como resultado, uma bebida adoçada com HFCS requer menos adoçante para atingir o nível desejado de doçura do que uma bebida adoçada com sacarose.
Composição de Diet Coke
Diet Coke contém um adoçante artificial: aspartame. O aspartame exibe uma doçura percebida de 180 vezes a do açúcar. Ou, para uma comparação mais direta, o aspartame exibe uma doçura 113 vezes maior que o xarope de milho com alto teor de frutose. Como conseqüência, Diet Coke requer apenas 0, 35 gramas de aspartame para atingir o mesmo nível de doçura que os 39 g de HFCS na Coca-Cola.
Flutuabilidade
Se um objeto afunda ou flutua, depende de sua flutuabilidade. Um objeto colocado na água exerce uma força descendente sobre a água. A água, no entanto, empurra para trás. O princípio de Arquimedes afirma que a força flutuante exercida pela água ou por qualquer outro fluido em um objeto é igual ao peso da água deslocada pelo objeto. Se o peso da água deslocada exceder o peso do objeto, o objeto flutua. Caso contrário, ele afunda. Isso, em parte, explica por que os navios de metal flutuam. Também explica por que a lata de Diet Coke afunda. Como as duas latas exibem formas e tamanhos idênticos, elas deslocam quantidades iguais de água quando submersas. Mas o fato de a lata de Coca-Cola afundar significa que ela deve pesar mais do que a quantidade de água que desloca, enquanto a lata de Diet Coca-Cola pesa menos.
Explicação matemática
As latas de Diet Coke e Coke contêm 12 onças fluidas, ou 355 mililitros, de líquido. Ambas as bebidas consistem principalmente de água. A principal diferença está no adoçante. O coque contém cerca de 325 mL de água, com uma densidade de 1, 0 g / mL e 39 g de açúcar. O conteúdo da lata pesa, portanto, 325 g + 39 g = 364 g. A lata de Diet Coke, no entanto, contém apenas 0, 3 g de aspartame. Portanto, consiste quase inteiramente em água e, portanto, o conteúdo da lata pesa cerca de 355 g. Essa diferença de peso torna a lata de Diet Coke suficientemente flutuante para flutuar. Em termos de densidade, a densidade da Diet Coke é de aproximadamente 1, 00 g / mL, o mesmo que a água. A Coca-Cola, no entanto, exibe uma densidade de 1, 03 g / mL.
