Volkskrant: “Een Elfstedentocht op kunstijs, kan dat?”

Vorige week belde een journalist van de Volkskrant, Bard van de Weijer ons met een vreemde vraag: Is het mogelijk om een Elfstedentocht te forceren? Wij maakten een sommetje op de achterkant van een bierviltje en afgelopen zaterdag, 23 november, verscheen het onderstaande stuk in de Volkskrant.

Een Elfstedentocht op kunstijs, kan dat?

door BARD VAN DE WEIJER

Het was met stip het merkwaardigste nieuws van de vorige week: het plan van de Friese afdeling van de PVV om de Elfstedentocht op kunstijs te houden. Als het klimaat dan toch opwarmt, moeten we de winterse schaatstocht maar uit handen van Moeder Natuur nemen, moet fractievoorzitter Otto van der Galiën hebben gedacht. Het idee: 200 kilometer natuurijs aanleggen, waarover de tocht der tochten gereden kan worden. Leuk voor 2018, als Leeuwarden Culturele Hoofdstad van Europa is.

Route Elfstedentocht
De route van de Elfstedentocht is 200 km lang. Als de schaatsbaan minimaal 4 meter breed is, en het ijs 15 cm dik, dan moet er 120 miljoen liter water afgekoeld worden. Afbeelding via Wintergek.

Lees verder Volkskrant: “Een Elfstedentocht op kunstijs, kan dat?”

Scheikundedoos zonder chemicaliën

Als scheikundige huil ik zachtjes om de onwetendheid van alle chemofoben. Dat zijn mensen die denken dat ‘chemicaliën’ slechter zijn dan ‘natuurlijke stoffen.’ Zoiets is belachelijk. Er is geen enkele reden om aan te nemen dat over het algemeen, stoffen die uit de natuur gewonnen worden, beter voor de gezondheid zijn dan stoffen die door de mens gesynthetiseerd zijn. De angst voor chemicaliën is vanuit een perspectief van slechte ervaringen te begrijpen, maar niet te rechtvaardigen.

Vorige week kwam het bericht binnen van een nieuwe scheikundedoos. De wat ouderen onder ons kennen dat fenomeen beter dan de rest van ons. Ikzelf heb bijvoorbeeld nog nooit een échte scheikundedoos gezien. Er zouden allemaal spullen in zitten waarmee de mysterieuze wetten van de natuur ontrafeld zouden kunnen worden. Ik stel me iets voor met reageerbuizen, een vergrootglas, een spateltje, een glazen roerstaafje en natuurlijk wat chemicaliën. Mooi zuiver demiwater en wat minder gevaarlijke zouten (wel aan kunnen raken, maar eten is giftig). Dat lijkt mij een mooi begin voor een scheikundedoos.

De scheikundedoos waarvan ik vorig week hoorde, zorgde ervoor dat ik eventjes zachtjes moest huilen. Laten we eerst even naar de productbeschrijving kijken. Een plaatje.

Er staat op de doos: “CHEMISTRY 60 — 60 Fun Activities With No Chemicals”. Er zitten in deze scheikundedoos géén chemicaliën! HALLO! DAT KAN NIET! Natuurlijk is het een leugen, omdat er zeepwater, plastic en spul om kristallen mee te groeien in zitten. Alle stoffen in de wereld zou je ‘chemicaliën’ kunnen noemen. Zelfs water (kan gevaarlijk zijn). Maar afgezien daarvan: ik vind het belachelijk dat er bedrijven zijn die op deze manier wetenschap willen promoten. Het is een leugenachtige en pretentieuze poging om geld te verdienen aan chemofoben.

Via Geekology, The Journal of AYFK en Dominique.

Een druppel op een gloeiende plaat

Je kent vast wel de uitdrukking “Een druppel op een gloeiende plaat”: een remedie die totaal niet helpt tegen het probleem. Die uitdrukking komt voort uit de gedachte dat een waterdruppeltje op een gloeiende plaat vrijwel direct weer verdampt en daarbij de plaat ook niet merkbaar afkoelt. Dat laatste is inderdaad waar, maar dat eerste niet altijd, zo ontdekte Johann Gottlob Leidenfrost al in 1756.

Als de plaat namelijk maar warm genoeg is, verdampt de druppel namelijk een stuk minder snel dan je zou verwachten. Druppels water op een metalen plaat van ruim 200 °C kunnen meer dan een minuut vloeibaar blijven, terwijl ze bij 100 °C binnen hooguit een paar seconde zijn verdampt. Als de plaat maar heet genoeg is, ontstaat er namelijk een kussentje van stoom ónder de waterdruppel. De waterdruppel zweeft boven het oppervlak. Omdat het gaslaagje relatief slecht warmte geleidt, verdampt de waterdruppel nu een stuk langzamer dan wanneer dit gaslaagje er niet was. Dit verschijnsel heet het Leidenfrosteffect.

Het Leidenfrosteffect treedt niet alleen op bij waterdruppels op een hete plaat, maar kan optreden bij elke vloeistof, zolang het oppervlak maar veel warmer is dan het kookpunt van de vloeistof. Het effect treedt bijvoorbeeld ook op wanneer je vloeibare stikstof op een tafel of over de vloer giet. Het oppervlak is dan op kamertemperatuur, maar stikstof kookt al bij -196 °C. Het oppervlak is bezien vanuit de vloeibare stikstof dus in feite gloeiend heet. Dat is ook de reden dat je, zonder bevriezingsverschijnselen te krijgen, een beetje vloeibare stikstof over je hand kunt gieten. Je kunt zelfs je hand kort in een bak met vloeibare stikstof stoppen. Het Leidenfrosteffect beschermt nu je handen tegen de extreme kou van het vloeibare stikstof, doordat er een dun laagje van stikstofgas om je handen ontstaat.

In het onderstaande filmpje van NurdRage wordt het verschijnsel mooi, maar met een enigszins vreemde stem, uitgelegd.

Je kunt het Leidenfrosteffect ook thuis zichtbaar maken door een pan op het fornuis heet te maken en er water op te druppelen. Let op: neem hiervoor een pan zonder anti-aanbaklaag, omdat de Teflonlaag bij hoge temperaturen (260 °C) gaat ontleden. Dat is om te beginnen slecht voor de pan, maar er komen ook ontledingsproducten bij vrij die schadelijk / dodelijk kunnen zijn voor parkieten en andere vogels.

Tot slot kun je het Leidenfrosteffect ook gebruiken om je hand in vloeibaar lood van 350 °C te kunnen stoppen zonder je hand te verbranden, door je hand eerst nat te maken. Het water zal dan snel verdampen en een gaslaagje vormen om je hand, zoals de MythBusters laten zien.

Ideetje voor het IYC2011

We schreven al eerder over de aankondiging van het Internationale Jaar van de Chemie (IYC) in 2011. Wij riepen op tot een feestje. Twee weken later is de KNCV erg benieuwd naar uw inbreng. Ze verlangden een idee van een half A4, voor eind mei. De haalbaarheid willen ze graag overleggen met U.

Eigenwijs als we zijn, trekken we ons hier niks van aan. Een open verzoek naar jullie allemaal: ons idee.

Schilderij van Ilya Repin en shop door Christopher

Het ultieme toonbeeld van de scheikunde is natuurlijk het periodiek systeem der elementen. Iedereen weet dat de Russische natuur- en scheikundige Dmitri Mendeleev de vormgever van dit fantastische overzicht is. Maar wat niet iedereen weet, is het onderwerp van zijn promotieonderzoek. Ook die goeie ouwe Mendeleev is ooit doctor geworden.

Op 4 februari 1865 sprak hij een rede uit waarna hij werd gepromoveerd tot doctor in de (natuur)wetenschappen. De titel van de rede: “Рассуждение о соединении спирта с водой” (“Verhandeling over de Combinaties van Water met Alcohol”). Conclusie? Als vodka minder dan 38% alcohol bevat, smaakt het waterig; meer dan 38% geeft een branderige smaak. Hoe hij hierachter is gekomen? Het eigenvolume van watermoleculen en ethanolmoleculen, in combinatie met de hoeveelheid ethanolmoleculen die om een watermolecuul passen. Super dik!

Mijn idee is om op vrijdag 4 februari 2011 een feestje te bouwen ter ere van de geweldige Dmitri Mendeleev. We komen samen op een nog nader te bepalen locatie en zullen daar een ode brengen aan al het goede dat de chemie ons voortbracht. De gaafste experimenten zullen gedemonstreerd worden; optredens van bands als The Chemical Brothers en We Are Scientists; lezingen over de overgang van alchemie naar scheikunde; misschien een lezing van prof. dr. Martyn Poliakoff (uit Periodic Videos); een periodieke collectie der elementen; ijsjes maken met vloeibaar stikstof; en natuurlijk is er naderhand een borrel. Wat vinden jullie?

Met dank aan Andrei voor het vertalen van datum en titel van het proefschrift

Luchtdruk en een blikje

De moleculen in de lucht om ons heen botsen constant tegen ons aan, maar vreemd genoeg merken we daar in de praktijk weinig van. Toch is de kracht die de lucht op ons uitoefent gigantisch. Normaal is de luchtdruk ongeveer 1 atmosfeer, oftewel 105 N/m2. Om een indruk te geven van hoeveel dat is: dat is gelijk aan het gewicht van 10.000 kilogram en dat op élke vierkante meter, of 1 kg op elke cm2.

Om te laten zien wat voor een enorme kracht dit eigenlijk is, kun je thuis met een leeg frisdrankblikje, water, een tang en een fornuis een leuk experiment doen. Doe het volgende:

  • Vul een bak met water. De bak moet diep/groot genoeg zijn om het colablikje in te kunnen zetten. Een gootsteen werkt ook prima.
  • Neem een leeg blikje en spoel het goed om. Doe er een bodempje water in.
  • Verwarm het blikje met bijvoorbeeld een gasfornuis totdat het water in het blikje goed kookt. Zorg ervoor dat het blikje niet droogkookt.
  • Pak het blikje met een tang op en zet het omgekeerd in de bak met water. Schrik niet.

Wat is hier gaande? Wanneer je het water in het blikje kookt, wordt het blikje gevuld met stoom in plaats van lucht. Koel je die stoom af, dan zal het weer condenseren tot water waarbij het volume ruim duizend keer kleiner wordt. Het blikje deukt razendsnel in.

Door het blikje omgekeerd in het water te zetten, zorg je er niet alleen voor dat het condenseren van de stoom enorm snel gaat, ook voorkom je dat het blikje snel lucht van buiten zou kunnen aanzuigen. Het blikje zou wel water kunnen opzuigen, maar dit gaat relatief traag. Daardoor neemt de druk in het blikje sterk af, terwijl de buitenlucht nog wél met 105 N/m2 op het blikje aan het drukken is. Met andere woorden: de buitenlucht drukt nog steeds op het blikje, maar er zit niets meer in het blikje dat terugduwt. Het arme blikje is niet bestand tegen dit drukverschil en zakt in elkaar. Wie had gedacht dat lucht zo gewelddadig kon zijn?

Heb je niet de mogelijkheid, zin of tijd heeft om het experiment zelf uit te voeren, dan kun je in onderstaand filmpje het experiment ook duidelijk zien.