http://www.youtube.com/watch?v=nrUBPO6zZ40

Eén van mijn andere favoriete filmpjes legt uit wat vuur is, waarom het een bepaalde kleur heeft en waarom een vlam zo’n karakteristieke vorm heeft. Daar hebben we ook al eens over geschreven. En over hoe je een groene vlam kunt maken.

http://www.youtube.com/watch?v=1pfqIcSydgE

En omdat het internet niet zonder lolcats kan, tot slot een filmpje over Schrödinger’s kat. Al weet ik niet of die kat wel zo blij is.

http://www.youtube.com/watch?v=IOYyCHGWJq4

MinutePhysics is de laatste tijd erg populair geworden en heeft al ruim 210.000 abonnee’s op YouTube. Dat is drie keer meer dan Periodic Video’s!

In de bonus: de maker van de MinutePhysics-filmpjes gaf laatst een lezing over goede en slechte informatieve video’s op YouTube. Bekijk die hier.

Het begrip “stroperigheid” wordt in de reologie viscositeit genoemd. De viscositeit van een vloeistof is niets meer dan de verhouding tussen de kracht die nodig is om een vloeistof te laten stromen, en de snelheid waarmee het stroomt. De viscositeit van een vloeistof heeft niet per sé één vaste waarde, maar kan dus afhangen van de snelheid waarmee de vloeistof stroomt.

Terug naar de scholieren. Zij wilden de reologische eigenschappen van een aantal stoffen bestuderen. Samen met een collega en de scholieren hebben we daarom een aantal van die stoffen met een reometer geanalyseerd. Dat is een apparaat dat een bepaalde kracht uitoefent op een stof, en dan meet hoe snel het beweegt (of omgekeerd). We hebben die metingen gedaan met mayonaise en ketchup. Maïzena hebben we ook geprobeerd, maar omdat dit snel uitzakt waren er geen betrouwbare metingen mogelijk. De resultaten zie je hieronder.

Bij een toenemende stroomsnelheid, neemt de benodigde kracht naar verhouding steeds minder toe. Mayonaise en ketchup zijn allebei dus inderdaad shear thinning, en we kunnen ook concluderen dat ketchup in algemeen een stuk gemakkelijker stroomt dan mayonaise. Omdat we de stroomsnelheid en kracht over een heel groot gebied hebben gemeten, is het echter nuttiger om deze resultaten op een dubbele log-schaal weer te geven, zoals hieronder, zodat je beter kunt zien wat er gebeurt. Uit de shear stress en shear rate kun je ook de viscositeit berekenen. Dat is wat er in onderstaande grafiek uitgezet staat. Zoals je kunt zien, neemt de viscositeit over het gemeten gebied met een factor honderdduizend af, zowel voor mayonaise als voor ketchup. Dit gedrag wordt veroorzaakt door de microscopische structuur van de producten. Daarmee bedoelen we niet uit welke atomen en moleculen het bestaat, maar juist hoe die moleculen zich op een schaal van micrometers ordenen. Mayonaise is bijvoorbeeld niet een homogene oplossing van water en olie (want water en olie lossen niet in elkaar op), maar bestaat juist uit kleine oliedruppeltjes die verspreid liggen in het water. Dat kun je op onderstaande microscopie-afbeelding goed zien. De bolletjes zijn enkele micrometers groot, bestaan uit olie, en zijn omgeven door water.

Zoals je hieronder kunt zien, ziet ketchup er juist weer heel anders uit onder een microscoop. Ook ketchup is geen homogeen mengsel, maar bestaat uit grote korrels van enkele tientallen micrometers (zetmeel), enkele stukjes celwand en vezels, samen met wat kleinere donkere spikkeltjes (onoplosbaar materiaal) en rode stukjes (lycopeen, de kleurstof afkomstig uit tomaat) in een waterige omgeving. Ketchup is een stuk minder geconcentreerd dan mayonaise en daarom waarschijnlijk minder viskeus. Ook is duidelijk dat we hier te maken hebben met goedkope ketchup: in kwalitatief goede ketchup zit namelijk vooral tomatenpuree en geen vulstoffen.

Tot slot hebben we nog de maïzena. Hoewel we daaraan geen reologische metingen hebben (kunnen) verrichten, konden we het wel onder een microscoop bekijken. Daarop is te zien dat het bestaat uit zetmeelkorrels van zo’n 10–20 µm.

De vraag is nu natuurlijk: hoe veroorzaakt een bepaalde microscopische structuur een specifieke reologie? Op die vraag is geen algemeen geldend antwoord te geven, want dat is afhankelijk van een groot aantal factoren: de vorm en afmetingen van de deeltjes, de concentratie ervan, de interacties tussen die deeltjes, en zo voort. De oliedruppeltjes uit de mayonaise zijn bijvoorbeeld in hoge concentratie aanwezig, maar de zetmeelkorrels in maïzena ook. Toch vertoont maïzena shear thickening en mayonaise shear thinning. Dat kan een aantal oorzaken hebben: het zou bijvoorbeeld zo kunnen zijn dat de oliedruppeltjes gemakkelijk vervormen. Als de vloeistof gaat stromen, zouden ze een beetje kunnen ‘uitrekken’ zodat het water er gemakkelijker langs kan stromen. Maïzena bestaat uit harde korrels, dus daarbij kan dat niet.

Reologie is van groot praktisch belang om ervoor te zorgen dat allerlei producten op de juiste manier (al dan niet) stromen, en door de microscopische structuur van producten te veranderen, kunnen de reologische eigenschappen naar wens worden aangepast. Reologie is zeer geschikt als onderwerp voor je profielwerkstuk. Als jij zelf van plan bent om je profielwerkstuk hierover te houden, zoek dan vooral contact met een universiteit. Niet alleen kun je dan mooie experimenten doen, maar je ziet ook nog eens hoe het eraan toegaat op een échte onderzoeksgroep.

Wil je meer ideeën voor je profielwerkstuk? We hebben er een hele pagina over.

Met dank aan Dzina Kleshchanok voor de metingen en Hans Tromp voor info over ketchup.

Maar er is nóg een vorm van communicatie in de wetenschap: het symposium. Een grote groep wetenschappers met gelijke interesse komen één of meerdere dagen samen om naar lezingen te luisteren. Zo zijn er hele specifieke symposia speciaal voor organisch chemici die werken aan dendrimeren, maar er zijn ook grotere symposia voor een groter publiek. Eind vorig jaar bijvoorbeeld, deden we live verslag van CHAINS 2011, een symposium voor alle chemici in Nederland, georganiseerd door de grootste organisatie die onderzoeksgeld uitgeeft, NWO.

Zo is er ook jaarlijks een symposium voor scheikundestudenten uit Nederland: het PAC-symposium. Over een maand, 8 maart, kun je in Leiden een hele dag luisteren naar lezingen door interessante scheikundigen. Voor de meeste scheikundestudenten is dit een eerste kennismaking met het hele symposium-gebeuren. De lezingen zijn niet té ingewikkeld, het is vrij groot en elk jaar wordt er afgesloten met een gezamelijk diner. Ik vond het altijd érg leuk om naar dit symposium te gaan.

Vorig jaar kwam bijvoorbeeld The Professor van The Periodic Table of Videos spreken, Martyn Poliakoff. Dit jaar is het hoogtepunt Peter Atkins. De meeste scheikundigen kennen hem van de tekstboeken die hij schreef, met hits zoals daar zijn “Physical Chemistry” en “Inorganic Chemistry”. Klassiekers. En hij spreekt aan het einde van de dag, dus het zal een algemeen en licht praatje zijn. Ik verwacht een knaller.

Afbeelding © Marte van der Linden & Ellen Landman

Je kan je vanaf deze week hier opgeven voor het symposium. Het thema van dit jaar is “Breaking boundaries”, dus dat kan alle kanten opgaan. Voor het geld hoef je het niet te laten, omdat de dag zelf €5 kost voor scheikundestudenten die aangesloten zijn bij specifieke scheikundeverenigingen, plus €15 voor het optionele diner. Ik stel voor dat alle studenten zich zo snel mogelijk opgeven, want dit is echt een prachtige gelegenheid om kennis te maken met scheikunde-symposia.

Wat? PAC-symposium 2012
Waar? Gorlaeus Laboratoria, Einsteinweg 55, Leiden (adres)
Wanneer? 8 maart 2012
Prijs? €5 + €15 opt. diner
Registratie? Hier.

Over Aldo

Mijn naam is Aldo G. M. Brinkman en ik ben promovendus aan de Technische Universiteit Delft. Ik doe nu onderzoek naar veldeffect transistor-sensors. Stel je twee blokjes metaal voor, met daartussen een stukje geleidend materiaal. Je zou nu de elektrische eigenschappen van het tussenliggende materiaal kunnen meten door contact te maken met de blokjes metaal. Wat ik nu doe, is het tussenliggende materiaal zó kiezen, dat als er een bepaald (geladen) deeltje in de buurt komt, de elektrische eigenschappen die gemeten worden, veranderen. De twee metalen blokjes met daartussen een ander materiaal is de transistor en dat (geladen) molecuul zorgt voor het zogenaamde veldeffect. Samen vormt het de sensor. Helaas mag ik niet zeggen welke materialen ik gebruik of wat voor soort moleculen ik probeer te meten, totdat ik mijn bevindingen in een wetenschappelijk artikel heb gepubliceerd.

Als je mij persoonlijk wil volgen, kun je meer over mij lezen op mijn persoonlijke website.

Over Mark

Ik heet Mark Vis en ben promovendus aan de Universiteit Utrecht. Vier jaar lang doe ik onderzoek bij de vakgroep “Fysische en Colloidchemie” over het maken van emulsies zonder vet of olie. Veel voedingsmiddelen danken hun textuur aan het niet mengen van water en olie/vet. Mayonaise is bijvoorbeeld een sterk geconcentreerde emulsie van oliedruppeltjes in water. Mijn onderzoek gaat erover of stabiele emulsies ook zonder olie te maken zijn. Wellicht is dit mogelijk met biopolymeren zoals dextraan (een polysacharide) en gelatine (een bewerkt eiwit). Dextraan en gelatine lossen namelijk allebei goed op in water, maar mengen niet met elkaar wanneer ze opgelost zijn in water. Het is echter nog nooit goed gelukt om een stabiele emulsie van waterige dextraan-druppeltjes in een gelatine-oplossing te maken (of omgekeerd), en tijdens mijn onderzoek wil ik gaan bekijken of dat mogelijk is, en zo ja, hoe.

http://www.youtube.com/watch?v=z4-rppMbp4Y

Via Geekologie

De regels van het SI-stelsel

In 1960 werd het Internationals Stelsel van Eenheden ingevoerd. Daarmee wordt elke natuurkundige en scheikundige grootheid uitgedrukt in een eenheid. Er zijn een paar basiseenheden, met bijbehorende afkortingen: afstand in meter (m), massa (niet gewicht) in kilogram (kg), tijd in seconde (s), hoeveelheid in mol en zo nog een paar. Daarnaast zijn er ook nog een paar prefixen, ofwel, vermenigvuldigingsfactoren. De belangrijkste zijn kilo- en milli- (k- voor 1000 en m- voor 1/1000 respectievelijk), mega- en micro- (M- voor 10⁶ en µ- voor  10^-6 respectievelijk) en giga- en nano- (G- voor 10⁹ en n- voor 10^-9 respectievelijk). Een compleet overzicht vind je op de Wikipedia-pagina over het SI-stelsel. Alle andere eenheden zijn gebaseerd op deze basis-eenheden.

Dan nog de gróótste muggezifterij: tussen de grootheid en de eenheid hoort een spatie. Dat staat op pagina 133 van de brochure van het SI. Als je fan bent van LaTeX zou je daar nog een halve spatie van kunnen maken (met het numprint package) uit esthetische overwegingen. Let op dat het percentage-symbool (%) in het Engels wél met tussen-spatie wordt gebruikt, maar in het Nederlands niet. Einde discussie.

Volume: mL en ml

Het symbool voor een liter is een grote letter L. Een duizendste van een liter is dus een mL en een ml bestaat niet. Staat er onverhoeds ML op je melk zou ik hem niet kopen. Ik vermoed dat je een nabestelling van je duizend miljoen liter melk zal krijgen en ik denk niet dat je dat op zal maken aan pannenkoekenbeslag.

Het etiket op mijn wasmiddel. De totale hoeveelheid (1,5 L) is foutief zonder spatie, maar correct mét hoofdletter L. Helaas staan de andere hoeveelheden aangegeven met ml. Dat moet natuurlijk in mL zijn.

Massa: kg en KG

Wat ik altijd een beetje vreemd heb gevonden is dat de SI-eenheid voor massa een kilogram is, en niet een gram. Wat nog vreemder is, is de aanduiding op mijn pindasaus.

Ik weet niet wat een Kelvin-Gauss is, maar ik word er niet gelukkig van. Merk op dat de massa van deze bak nu 0,83 kg is.

Hoofdletter K staat voor de temperatuurseenheid Kelvin, hoofdletter G is een Gauss (een magnetische fluxdichtheid). Wowzers.

Energie: calorie en joule

Om mysterieuze redenen die ik niet begrijp, zijn er volksstammen die zich bezighouden met de hoeveelheid ‘voedingswaarde-energie’ die ze naar binnen werken. Laten we vooraan beginnen: de (afgeleide) SI-eenheid voor energie is joule (J), wat overeenkomt met een kg·m²·s⁻². Alle soorten energie kunnen uitgedrukt worden in joule. Soms vinden wetenschappers het gemakkelijker om energie anders uit drukken, bijvoorbeeld in elektronvolt of in 1/cm. Vroeger, toen energie nog niet zo goed begrepen werd, was verbrandingsenergie in calorie een veelvoorkomende eenheid. Één calorie is de hoeveelheid (warmte)energie die nodig is om één gram (zuiver) water één graad Celsius te verwarmen.

Maar nu wordt het lastig: voedsel heeft een bepaalde, gestandaardiseerde voedingswaarde. Als een gemiddeld persoon met een gemiddelde spijsvertering een gemiddelde appel zou eten, zouden de cellen in diens lichaam daar een bepaalde hoeveelheid chemische energie uit kunnen oogsten. Bijvoorbeeld slecht kauwen kan ervoor zorgen dat voedsel onvolledig wordt verteerd. Desalniettemin denken een heleboel mensen, geheel onterecht, dat je met ‘calorieën tellen’ bij kan houden hoeveel dikmakend voedsel je naar binnen werkt. Daar bovenop komt dat het tellen van calorieën verwarrend is, omdat voedingsmiddelen-fabrikanten soms de afkorting cal, soms Cal en soms kcal gebruiken om calorie aan te duiden. Je begrijpt dat duizend cal één kcal is, maar wat veel mensen niet weten is dat een Cal óók een kcal is. Wat sommige etiketmakers ook niet begrijpen, is dat er een verschil is tussen een cal en een kcal. Gelukkig is het verplicht om voedingswaarde-energie altijd (ook) aan te duiden in joule of kilojoule. Maar ja, calorieën tellen doe je natuurlijk niet in joule.

Bestandsgroottes en downloadsnelheden

Tot slot een speciaal en ingewikkeld geval: computerdata. Door een ingewikkelde geschiedenis van onenigheid, SI-adoptie, suffe conventies en commerciële belangen is dit verreweg het slechtst gestandaardiseerd. De basiseenheid van computergeheugen is een bit. Dat is een eentje of een nulletje. Vaak zijn acht bits samen een byte, de kleinste hoeveelheid informatie die van een computergeheugen kan worden gelezen of ernaar kan worden geschreven. Een byte wordt gebruikt voor één karakter en omdat er acht bits in een byte zitten, zijn er historisch 2⁸ karakters mogelijk. Maar nu begint de onduidelijkheid: het symbool voor een bit is een b en een B voor byte. Dit wordt geregeld fout gebruikt.

Je zou nu zeggen dat een kb duizend bits zijn en een kB zijn duizend bytes. Zo is ook een megabit een Mb (of soms Mbit) en een megabyte een MB. Maar omdat er in binaire systemen graag gewerkt wordt met machten van 2, was een kilobyte ooit 1024 bytes (2¹⁰), in plaats van 1000 bytes. Niet dat dat een heel groot verschil maakt (2,4%). Om aan te geven dat er met machten van 2 wordt gewerkt, in plaats van met machten van 10, wordt 1024 bit afgekort met kib (kibibit) en 1024 byte met een kiB (kibibyte). Zo is een MiB ook weer 1024 kB. Let op dat een mb of een mB twee onnozele weergaven zijn van ‘een duizendste van iets ondeelbaars’ en een byte respectievelijk.

Nu datasnelheden. Bestandsgroottes worden vaak weergegeven in veelvouden van bytes. Een downloadsnelheid zou dus weergegeven moeten worden in kB/s of in MB/s. Sommige mensen vinden deelstrepen heel erg lastig en vervangen die dan door een ‘-p-’ (van ‘per’). Maar omdat een snelheid uitgedrukt in bits per seconde een acht keer zo grote numerieke waarde heeft als diezelfde snelheid in bytes per seconde, geven bijna alle aanbieders van dataverbindingen hun snelheden weer in kbps of Mbps. Een bit is helemaal niet nuttig, maar een (veelvoud van) byte(s) wél. Niet incorrect, maar wel voor veel mensen reden tot verwarring. Het eerlijkst zijn de bedrijven die het over MB/s hebben, want als ik een bestand van 700 MB wil downloaden, moet ik mijn theoretische maximale snelheid (afhankelijk van de computer) in het ergste geval ook nog eens door 8*2¹⁰ delen om uit te rekenen hoe lang mijn koffiepauze duurt.