מורים רבים למדעים מבצעים הפגנה בה הם מטבילים פחיות אטומות של קולה וקולה דיאט במיכל מים. קופסת הקולה שוקעת מיד ואילו הפחית של דיאט קולה צפה. חלק מהמדריכים עיבדו את ההפגנה הזו כניסוי ללמד את התלמידים את עקרונות הצפיפות והציפה. הניסויים מאפשרים לתלמידים לבצע מדידות כך שיוכלו להמציא הסבר מדעי להתנהגות שנצפתה.
צפיפות
הצפיפות מייצגת את הקשר בין מסת החומר לכמות החלל שהוא תופס, כלומר הנפח שלו. מדענים בדרך כלל מבטאים צפיפות ביחידות מטריות של גרם למיליליטר, או גרם / מ"ל. מים טהורים מציגים צפיפות של 1.00 גרם / מ"ל. מרבית הנוזלים האחרים מראים צפיפות בין 0.8 ל 1.3 גרם / מ"ל.
הרכב הקולה
קוקה קולה מורכבת ברובה ממים. אך הוא מכיל גם 39 גרם סוכרים, בעיקר בצורה של סירופ תירס עתיר פרוקטוז, או HFCS. ה- HFCS המשמש את קוקה קולה ורוב יצרני המשקאות הקלים האחרים מציג מתיקות יחסית של 160 לעומת המתיקות הבסיסית של 100 שהוצגה על ידי סוכרוז, או סוכר שולחן. סולם יחסי זה משקף מתיקות נתפסת, מה שאומר ש- HFCS פשוטו כמשמעו טעים פי 1.6 יותר מכמות שווה של סוכרוז. כתוצאה מכך משקה ממותק עם HFCS דורש פחות ממתיק בכדי להשיג את רמת המתיקות הרצויה מאשר משקה שהומתק בסוכרוז.
הרכב הקולה דיאט
קולה דיאט מכיל ממתיק מלאכותי: אספרטיים. אספרטיים מציגה מתיקות נתפסת פי 180 מזו של סוכר. לחלופין, לשם השוואה ישירה יותר, האספרטיים מציגים מתיקות גדולה פי 113 מסירופ תירס פרוקטוז גבוה. כתוצאה מכך, דיאט קולה דורש רק 0.35 גרם אספרטיים בכדי להשיג אותה רמת מתיקות כמו 39 גרם HFCS בקולה.
ציפה
אם חפץ שוקע או צף תלוי בציפוי שלו. חפץ המונח במים מפעיל כוח כלפי מטה על המים. עם זאת, המים דוחפים לאחור. העיקרון של ארכימדס קובע כי הכוח הצוף המופעל על ידי מים או כל נוזל אחר על עצם שווה למשקל המים העקורים על ידי העצם. אם משקל המים העקורים עולה על משקל העצם, החפץ צף. אחרת זה שוקע. זה, בחלקו, מסביר מדוע ספינות מתכת צפות. זה גם מסביר מדוע פחית הדיאט קולה שוקעת. מכיוון ששתי הפחים מציגים צורות וגדלים זהים, הם מוציאים כמויות שוות של מים כשהם שקועים. אבל העובדה שקופסת הקולה שוקעת פירושה שהיא חייבת לשקול יותר מכמות המים שהיא זורקת, ואילו הפחית של קולה דיאט שוקלת פחות.
הסבר מתמטי
פחיות הקולה דיאט וקופסאות הקולה מכילות 12 נוזלים, או 355 מיליליטר נוזלים. שני המשקאות מורכבים בעיקר ממים. ההבדל העיקרי טמון בממתיק. הקולה מכילה כ- 325 מ"ל מים, בצפיפות של 1.0 גרם / מ"ל, ו -39 גרם סוכר. אם כן, תכולת הפחית שוקלת 325 גרם + 39 גרם = 364 גרם. הפחית של קולה דיאט, לעומת זאת, מכילה רק 0.3 גרם אספרטיים. לפיכך הוא מורכב כמעט כולו ממים ותכולת הפח משקלו כ 355 גרם. הבדל זה במשקל הופך את קופסת הדיאט קולה לעזה מספיק כדי לצוף. מבחינת הצפיפות, צפיפות הקולה דיאט היא בערך 1.00 גרם / מ"ל, זהה למים. עם זאת הקולה מציגה צפיפות של 1.03 גרם / מ"ל.
