Want als je een ingewikkeld concept uit wil leggen, gebruik je honden?
Via Boing Boing
Chemische reclameliederen
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.
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 Nieuwe Chemieboek voor Jongens
Mijn prof spaart oude boeken over scheikunde. Meestal zijn dit ouderwetsche boecken waarin suffe proefjes beschreven staan, die de onervaren lezer moet inleiden in de wondere wereld die Natuurwetenschappen heet. Ze hebben curieuze titels als “Jongens en de Vrije Natuur”.
Mijn prof is bezig een aantal van de vreemdste exemplaren in te scannen en ik mocht een paar van zijn boeken zolang lenen. Hier een boek dat heet “Het Nieuwe Chemieboek voor Jongens door dr. ir. N. J. A. Taverne”.
En wij zouden de Scheikundejongens niet zijn, als we het slechtste idee niet uit het boek zouden inscannen en publiceren. Maar niet voordat we jullie het stichtelijke gedeelte uit het voorwoord hebben laten lezen:
Lees hieronder hoe je HCl (g) kan maken. Mijn nederige excuses voor het verkeerd instellen van de scanner.
Liesegang ringen
Op thuisexperimenteren.nl kwam ik een mooi experiment tegen voor mensen die een beetje geduld hebben. In dit experiment ga je zogenaamde Liesegang ringen maken. Deze ringen ontstaan wanneer in een gel een speciale neerslagreactie tussen twee zouten plaatsvindt. Eén van de zouten zit hierbij al opgelost in de gel, terwijl de ander via diffusie langzaam de gel binnen komt, bijvoorbeeld door een druppeltje zoutoplossing bovenop de gel te plaatsen.
Je verwacht misschien dat er vlakbij de druppel veel neerslag ontstaat en dat dit gradueel minder wordt naarmate je verder bij de druppel vandaan komt, maar dat is niet wat er gebeurt! Er ontstaan juist ringen van neerslag, terwijl andere delen van de gel helder blijven. Dit is duidelijk te zien op onderstaande foto.
Om zelf Liesegang ringen te maken, doe je het volgende:
- Breng 8 g gelatine en 0.2 g ammoniumdichromaat [(NH4)2Cr2O7] in 200 mL demiwater.
- Verwarm en roer goed zodat alles oplost.
- Giet de oplossing in een reageerbuisje en op een petrischaaltje en laat afkoelen.
- Maak een verzadigde zilvernitraat oplossing in 10 mL water.
- Voeg ongeveer 1 mL van deze oplossing toe aan het reageerbuisje en leg een druppel op het petrischaaltje.
- Zet de buis en het schaaltje op een rustige plek en observeer. Het duurt zeker een paar dagen voordat de eerste ringen te zien zijn.
Let op: dichromaat is giftig, dus wees voorzichtig en hygiënisch. In plaats van ammoniumdichromaat kun je ook kaliumdichromaat gebruiken (maar dat is net zo ongezond). Verder geeft zilvernitraat vervelende vlekken, dus knoei niet.
Bovenstaand recept is een voorbeeld; er bestaan vele varianten met allerlei zouten. Op deze website is een variant te vinden waarbij er neerslag ontstaat tussen magnesiumchloride en ammoniumhydroxide. Ook staan er mooie foto’s bij. Tot slot vond ik op flickr nog deze supervette foto, gemaakt met cobaltchloride en ammoniumhydroxide.
We gaan het zelf ook proberen en als het lukt, delen we natuurlijk de foto’s met jullie. Natuurlijk zijn we ook geïnteresseerd in jullie resultaten.