Een magnetron en de lichtsnelheid

Het meten van de lichtsnelheid klinkt misschien als een lastige klus, maar wist je dat je dit met wat huis, tuin en vooral keuken apparatuur gewoon thuis kunt doen? Een magnetron verwarmt namelijk voedsel met microgolven, een vorm van elektromagnetische straling — net als licht. Deze microgolven hebben, net als geluidsgolven en licht, een bepaalde golflengte (λ), frequentie (f) en snelheid (v). Microgolven bewegen zich voort met de lichtsnelheid c (ongeveer 3·108 m/s).

In de magnetron vormen deze microgolven een staande golf. Dit houdt in dat de amplitude van de golf op sommige plaatsen altijd nul is, zoals te zien is in onderstaand plaatje. Die plaatsen noemen we knopen. Op deze plaatsen warmt de magnetron je voedsel dus niet op. Omdat het nogal vervelend zou zijn als je pannenkoek op één plek nog koud was, terwijl die op een ander plek al was aangebrand, heeft de fabrikant zo’n mooie ronddraaiende schijf in de magnetron gebouwd waar je je shizzle op kunt zetten. Op die manier wordt je pannenkoek overal mooi warm.

Staande golf

Wat je op bovenstaand plaatje ook kunt zien, is dat de afstand tussen twee knopen (d) gelijk is aan de helft van de golflengte. Omdat voor alle soorten golven geldt dat hun snelheid het product is van hun golflengte en frequentie, v = λf, zou je dus de snelheid van de microgolven in de magnetron kunnen bepalen als je de golflengte zou weten; de frequentie kun je vinden op de achterkant van de magnetron. Mocht je de frequentie van jouw magnetron niet kunnen vinden, dan is 2,45 GHz een goede schatting.

En nu komt de grote truc: verwijder de draaischijf uit de magnetron en zet iets in de magnetron dat gemakkelijk smelt en een groot oppervlak heeft. Goede suggesties zijn grote plakken kaas (eventueel gecombineerd met een pannenkoek), boterhammen met een flinke laag boter, een plak chocolade of een bord hagelslag. Zet de magnetron aan totdat je lokaal smeltplekken ziet. De afstand tussen de smeltplekken is gelijk aan de halve golflengte en daarmee kun je de lichtsnelheid uitrekenen: v = λ·f = 2d·f.

Zie ook dit filmpje van YouTube, waarbij opgemerkt moet worden dat boterhammen smeren en filmpjes monteren een hele kunst is.

Tot slot wil ik, om te voorkomen dat ik gelyncht word door de imaginaire natuurkundekerels, nog vermelden dat bovenstaande berekening eigenlijk totale onzin is. De lichtsnelheid is namelijk een afgesproken constante, die exact gelijk is aan c = 299 792 458 m/s. Uit de lichtsnelheid wordt de meter weer bepaald, dus in feite ben je niet de lichtsnelheid aan het meten, maar je liniaal aan het ijken.

Het Elementenlied

Iedereen kent The Element Song van Tom Lehrer uit 1959. Ofwel, elke rechtgeaarde chemicus. Het lied bevat alle elementen tot en met atoomnummer 102, dus de elementen tot en met 111 ontbreken (ik reken copernicium nog niet mee).

Een paar jaar daarna is door Robbert Paul een Nederlandse versie gemaakt (in de jaren ’60). Merk op dat in de Nederlandse versie, sommige elementen meerdere malen voorkomen en anderen juist ontbreken. Kan iemand ontdekken welke?

Video gezien op Kennislink

Fun With Entropy: Thermodynamics of Hell

Gevonden in een verre zijstraat van het Internet. Een verhaal van een professor thermodynamica die een cynische vraag stelde in een tentamen.

Fun With Entropy: Thermodynamics of Hell

A thermodynamics professor had written a take home exam for his graduate students. It had one question: Is hell exothermic (giving off heat) or endothermic (taking in or absorbing heat)? Support your answer with a proof.
Most of the students wrote proofs of their beliefs using Boyle’s Law or some variant. One student, however, wrote the following:

First, we postulate that if souls exist, then they must have some mass. If they do, then a mole of souls can also have a mass. So, at what rate are souls moving into hell and at what rate are souls leaving? I think that we can safely assume that once a soul gets to hell, it will not leave. Therefore, no souls are leaving. As for souls entering hell, let’s look at the different religions that exist in the world today. Some of these religions state that if you are not a member of their religion, you will go to hell. Since there are more than one of these religions and people do not belong to more than one religion, we can project that all people and all souls go to hell. With birth and death rates as they are, we can expect the number of souls in hell to increase exponentially. Now, we look at the rate of change in volume in hell. Boyle’s Law states that in order for the temperature and pressure in hell to stay the same, the ratio of the mass of souls and volume needs to stay constant.

A1: So, if hell is expanding at a slower rate than the rate at which souls enter hell, then the temperature and pressure in hell will increase until all hell breaks loose.
A2: Of course, if hell is expanding at a rate faster than the increase of souls in hell, then the temperature and pressure will drop until hell freezes over.

So which is it? If we accept the postulate given to me by Therese Banyan during Freshman year, that “it will be a cold night in hell before I sleep with you” and take into account the fact that I still have not succeeded in having sexual relations with her, then A2 cannot be true, and hell is exothermic.

The student got the only A.

Down down, baby get down

Heb jij je ook wel eens afgevraagd hoe klein dingen zijn? Gewoon, in het algemeen. Ik kwam deze flash tegen op de site van de universiteit van Utah (dat ligt in de Verenigde Staten). Hij toont hoe groot een lettergrootte 12 punten is (millimeterschaal). Daarna kun je inzoomen tot een koolstofatoom (picometerschaal). Ik vind wel dat er indrukwekkend veel tussen ligt.

Genetica van de Universiteit van Utah

De rest van de site staat vol met informatie over biochemie en celbiologie. Ze hebben ook een mooie verzameling informatieve fimpjes over cellen. De dynamica en communicatie van cellen word goed beschreven en er wordt goed gebruik gemaakt van wat Internet en flash allemaal kan.

Ook hebben ze een serie virtual labs: als je meer wil weten over DNA extractie, PCR, gel electrophoresis of DNA microarrays kun je ook bij hen terecht. Ergens anders op de site wordt ook uitgelegd hoe je van DNA naar eiwit komt. Supervet.

Alle scheikunde- en biologieleraren verzamelen! Gebruik deze in je les!