Kettingvet

Een hardnekkige voorjaarsverkoudheid had ten slotte ook de bovenste slijmvliezen bereikt en bemoeilijkte de neusademhaling. Stomen zou verlichting brengen, was er gezegd. Wie stomen gaat, vult een beslagkom met heet water, slaat een stevige handdoek om hoofd en schouders, buigt diep over het dampende water en drapeert de handdoek zó dat de toevoer van verse lucht wordt geblokkeerd. Dan wacht men op de dingen die komen gaan.

Niet bekend

De grillige, sliertige wijze waarop dat gebeurde deed denken aan de brekingsverschijnselen die te zien zijn onder een blokje ijs dat ligt te smelten in een glas tonic. Duidelijk dat hier sprake was van convectiestromen, van warm en koud water dat langs elkaar bewoog, maar een raadsel waarom dat op zo'n kalme, geordende manier gebeurde.

Beweren dat het lijnenpatroon "hexagonaal' was zou te ver gaan, "polygonaal' was eigenlijk al teveel gezegd, maar toch deed het beeld denken aan een plaatje uit het hier vaker aangehaalde "The flying circus of physics' van Jearl Walker. De paragraaf "Coffee laced with polygons' brengt soortgelijke verschijnselen in verband met het begrip "Bénard-cel'. De behandelde waarneming deugt van geen kant, maar het bijgevoegde plaatje riep weer andere herinneringen op. Aan vreemde vlekken in afkoelend kettingvet.

Hoe het zij: opeens stond het bijna lege blik kettingvet uit 1966 weer op het gasfornuis. Daar was weer die aangename garage-walm en daar verscheen, een kwartier later, bij het afkoelen inderdaad weer dat typische vlekkenpatroon. Polygonen, niets minder. Hexagonen zelfs, hier en daar. Maar: Bénard-cellen?

Bénard-structuren zijn voor het eerst in 1900 door de Franse fysicus Henri Bénard beschreven aan dunne lagen afkoelende olie (anderen hadden ze al eerder in zeepsop gezien). In het algemeen zijn ze te verwachten in dunne, min of meer uitgestrekte vloeistoflagen die aan de onderzijde gelijkmatig worden verwarmd en aan de bovenzijde gelijkmatig afkoelen: door verdamping, uitstraling of wat ook. Bénard-structuren zijn een bijzondere uiting van "vrije convectie', van spontane warmtestroming dus, die de vorm aanneemt van talrijke warme opwellingen in een vast patroon. (Scientific American, juli 1980, heeft mooie afbeeldingen).

Dat in een vloeistof die aan de onderzijde wordt verwarmd turbulenties optreden wil men wel geloven (warme vloeistof heeft meestal een lagere dichtheid dan koude en wil dus "omhoog') maar dat het patroon van opwaartse en neerwaartse stromen zo regelmatig kan worden is niet vanzelfsprekend. Eerder verwacht je een chaotische oplossing: wervelingen die voortdurend van plaats en kararter veranderen.

Al in 1916 heeft Lord Rayleigh een theoretische verklaring voor het optreden van Bénard-structuren gegeven, alhans voor een vloeistof die zich bevindt tussen twee oneindig grote horizontale platen van een verschillende temperatuur. Het bleek een spel van variabele dichtheid in een constant zwaartekrachtsveld met belangrijke rollen voor de viscositeit en de gewone warmtegeleiding (conductie). Achteraf is komen vast te staan dat in vloeistoffen die afkoelen aan de open lucht vaak een doorslaggevende rol wordtgespeeld door de temperatuur-afhankelijkheid van de oppervlaktespanning. Als dat zo is schaart men de verschijnselen onder de "Marangoni-effecten'. Pas in de Apollo-14 (1971) hebben ruimtevaarders de effecten van zwaartekracht en oppervlaktespanning kunnen scheiden.

Geraadpleegde deskundigen waarschuwen tegen de zware theorievorming die rond de Bénard-cellen is ontstaan. En tegen alle modieuze aandacht die er de laatste jaren is voor zelforganisatie in niet-lineaire complexe systemen. Er zijn nu al mensen die het leven zelf - immers ook een vorm van zelforganisatie - uit Bénard-verschijnselen verklaren. En ook schaapsjeswolken, oceanische opwellingen en zelfs de geologische schollenleer à la Wegenerzijn op convectie-cellen terug te voeren.

Maar kunnen de deskundigen dan ten minste een uitspraak doen over de vlekken in het kettingvet? Ongetwijfeld zijn dat Bénard-cellen, zegt dr. A. van Delden van het Instituut voor marien en atmosferisch onderzoek in Utrecht. ""Wij maken hier altijd Bénard-cellen in een koekepan met olie waaraan wat aluminium-poeder is toegevoegd.'' Karakteristiek voor Bénard-cellen is de vaste relatie tussen hun diameter en de diepte van de laag waarin ze ontstaan.

Rest de vraag of de beslagkomeffecten zijn te optimaliseren. Zeker, kan dat. Neem een grote platte, witte schaal, vul die duimdiep met water van 70 graden en laat hem een minuut of wat tot rust komen. Bekijk dan de convectie-cellen met een zaklantaarntje. Adembenemender dan het stomen zelf.