De klank van water

Niets inspireert de lezers van deze rubriek zozeer tot het doen van natuurwetenschappelijke waarnemingen als de omgang met warme en koude dranken. Met de schriftelijke weergave van observaties aan thee, koffie, melk en karnemelk zou een heel apart te dossier te vullen zijn.

Er zijn vragen over de typische sterk meanderende riviertjes die karnemelk en yoghurt (en trouwens ook bessensap en erwtensoep, of het slib uit de Waddenzee) op glaswerk achterlaten en vragen over het maximum aantal rietjes waardoor men nog limonade kan opzuigen.

Drie lezers hebben inmiddels, waarschijnlijk onafhankelijk van elkaar, vastgesteld dat thee vreemde en hardnekkig terugkerende strepen in glazen theepotten kan achterlaten. Anderen zoeken naar het wezen van de velvorming op melk en verbazen zich over de snelle pirouetten van klontjes melkpoeder in hun koffie.

Lezer G. in Rotterdam laat vanaf grote hoogte honing in zijn thee vallen en stelt vast dat het geen plons geeft, terwijl anderzijds lezer S. in Voorburg moest meemaken dat de thermosfles die hij met suiker, oploskoffie, oplosmelk en heet water had gevuld, kort na het aanbrengen van de stop explodeerde: "vloeistof en glasscherven verspreidend'.

De wat chaotische verwerking van al deze informatie heeft de afgelopen week - 't zou onjuist zijn daar omheen te draaien - geleid tot het uitvoeren van experimenten waarom eigenlijk niemand had gevraagd en een uitkomst waarop niemand zat te wachten.

Zo ging het: er was de vage herinnering aan een brief van een lezer die op het idee kwam na het roeren met zijn theelepeltje tegen zijn kop koffie te tikken en had vastgesteld dat klank en toonhoogte van het voortgebrachte geluid sterk afhankelijk was van de rotatiesnelheid van de inhoud. Die bestond uit koffie, koffie met melk of louter melk, dat was niet in het permanente geheugen opgeslagen. Het dossier was niet bij de hand.

Het leek ook niet zo belangrijk: het was een kleine moeite àlle varianten op het effect te onderzoeken. Zo gezegd, zo gedaan, maar het leverde bitter weinig op. Thee, koffie, halfvolle en volle melk, in alle combinaties, warm en koud: er waren wel klankverschillen maar indrukwekkend was het niet. Het beste kreeg men de drank nog aan het draaien in een geëmailleerd stalen kroes van het soort dat Tsjechoslowakije voor weinig geld leverde toen het land nog bestond en communistisch was. De kroes gaf ook een mooie heldere klank als je er met een ijzeren theelepeltje tegen tikte. Een klank die wel een seconde lang doorklonk.

Wat er aan conclusie te trekken viel was dat het inzakken van het paraboloïde oppervlak dat zich onder invloed van het roeren vormt, waarschijnlijk het meeste effect had. De in stilte verwachte Doppler-effecten, die volgens Minnaert (deel twee) zelfs soms door zingende kinderen op een schommel (maximumsnelheid hooguit 10 meter per seconde) worden waargenomen, traden niet op.

Zoals dat gaat: van lieverlee staat men ook in een kroes met gewoon water te roeren. Koud water eerst, daarna warm water, zoals dat kant-en klaar door een Fasto-geiser uit 1963 geleverd werd. Zeventig graden Celsius. En toen was daar opeens een interessant effect: gevuld met heet kraanwater was de kroes met geen stok tot klinken te krijgen. Een doffe tik, of eerder: tak of tok meer was er niet uit te slaan. Draaien of niet draaien, dat maakte niet uit: heet water klonk naar niets, koud water klonk als een klok. Een klokje.

Het was niet voor het eerst dat van AW-zijde het verschil tussen warm en koud water onderzocht werd en de veronderstelling dat de demping werd veroorzaakt door de luchtbelletjes die de hitte van de geiser in het zuurstofrijke leidingwater had doen ontstaan was daarom snel gemaakt. Niet dat er veel luchtbellen te zien waren, ook niet tegen de wand van de kroes, maar dat was nu eenmaal de theorie.

Dat het was zoals het leek bewees de proef met water dat even in een fluitketel had staan doorkoken en daarna snel tot een temperatuur van zeventig graden was teruggebracht. Onder het koken wordt veel lucht uitgedreven. En jawel: dit hete water had praktisch dezelfde klank als koud water.

Nog geloofwaardiger werd de beldempingstheorie toen voor de aardigheid eens werd bekeken wat een theelepeltje Oetker bakpoeder (bicarbonaat) in een Tsjechische kroes met heet water voor effect zou hebben. Uit bakpoeder onstaat bij voldoende temperatuurverhoging koolzuurgas en in heet water is dat goed te volgen. Met het vrijkomen van de koolzuurbellen nam de demping hoorbaar toe.

En een lepel koffiekriemer? Completa? Met Completa ging het net andersom: aanvankelijk een sterke demping van het geluid dat volkomen verdwijnt als het goedje eenmaal is "opgelost', althans gesuspendeerd.

""Eindelijk een proef die we kunnen reproduceren'', bromt dr.ir. J.C. Bruggeman van TNO's Technisch Physische Dienst, destijds ook geraadpleegd voor de verklaring van klankverschillen tussen heet en koud water dat men in een stenen gootsteen laat lopen. ""Dat van warm of koud water in de gootsteen heeft niemand hier kunnen bevestigen.''

Van de meer recente AW-waarneming kijkt hij niet erg op. ""Demping van geluid in water-bellen mengsels is goed beschreven. Het hangt van het constructiegeluid in de wand van de kroes en de resonantiefrequentie van de bellen af hoe sterk de demping zal zijn. Ik kan me voorstellen dat een hoge toon goed door kleine luchtbelletjes wordt gedempt.'' Wat Completa precies aanricht in koffie was ook Bruggeman niet duidelijk.

Liever komt hij terug op de vorige proef: het verschil in gootsteengeluid tussen warm en koud water. Ervan overtuigd dat het bestaat is hij nog steeds niet, maar àls het bestaat zou het, anders dan in de AW-aflevering "Waterlawaai' van 21 mei '92 werd gesuggereerd, vooral zijn toe te schrijven aan de verandering van de viscositeit van water als dat wordt opgewarmd. Bij een temperatuurstijging van 20 tot 100 graden Celsius daalt de viscositeit met een factor 3,5. ""Je hoort waarschijnlijk dat het veel minder kracht kost om een straal heet water op te breken dan een straal koud water.''

En dan is daar opeens weer de brief van lezer H. uit Waddinxveen. Het was een Kerst-ervaring: slagroom in de koffie, roeren en luisteren hoe de toon verandert als de vloeistof uitdraait. Van laag naar hoog, en dat elke keer opnieuw. Dus toch een rotatie-effect. Het is in studie.