Breukhypothese

De correspondentie, in omgekeerde chronologie. Het ei-onderzoek van vorige week heeft veel reacties opgeleverd, maar tot een bevestiging van de waarneming dat kort gemaaid gras elk vallend ei voor breuk behoedt is het nog niet gekomen.

Van de TU Delft kwam een welwillende reactie op het grensverleggend onderzoek dat leerlingen van het Strabrecht College in Geldrop deden naar de warmtecapaciteit van eieren. Zij gebruikten een elektrische eierkoker die eieren met hete stoom tot gaarheid brengt. De koker is een nagenoeg gesloten plastic container met een bodempje water dat elektrisch wordt verhit. Boven het water hangen de eiren in de stoom, door een kleine opening kan die stoom naar buiten.

De leerlingen stelden vast dat er minder water voor het koken van de eieren gebruikt werd naarmate er meer eieren boven het water kwamen te hangen en bedachten dat uit het verschil viel af te leiden hoeveel warmte voor de complete opwarming van één ei (van kamer- tot stoomtemperatuur) nodig was. Uitgedrukt in joules per graad is dat de warmtecapacitei van een ei. In joules per graad per gram is het de soortelijke warmte.

De per ei verstookte hoeveelheid water viel eenvoudig te meten door de kokende koker op een elektrische weegschaal te zetten, de rest was een kwestie van rekenen. Enigszins teleurstellend was dat voor de soortelijke warmte van de eieren een te lage waarde werd gevonden, niet minstens 3,6 joule per gram per graad zoals aannemelijk zou zijn maar 2,9. De vakgroep technische natuurkunde in Delft tekent erbij aan dat de stoom in een eierkoker waarschijlijk een lagere temperatuur heeft dan 100 graden (maar Geldrop ging uit van 95) en dat het twijfelachtig is of de eieren bij de verrichte proef wel een kerntemperatuur haalden gelijk aan de stoomtemperatuur. Een AW-nabootsing van de proef leverde voor die twijfel wel wat steun, een enkel ei was na 11 minuten stomen in de kern nog niet heter dan 80 graden. Een en ander zou de soortelijke warmte misschien tot 3,1 kunnen opvoeren.

AW-onderzoek naar de breuksterkte van eieren met behulp van een vrij vallend hamertje leverde als opmerkelijk resultaat dat eieren, rauw of hardgekookt, tikken het beste op hun flanken opvangen. De gevestigde opinie is dat eieren op hun punten het grootste incasseringsvermogen hebben voor een dynamische belasting. Een lezer in Veldhoven meent dat er zelfs theoretische steun is voor de AW-waarneming. Hij beschrijft het breken van een ei als een 'brosse materiaalbreuk' van de schaal waarop de temperatuur van grote invloed zou zijn.

(AW onderzocht alleen afgekoelde hardgekookte eieren). De breukhypothese van een zekere Van Lamé zou voorspellen dat het schaaldeel met de grootste kromtestraal het minst snel zou breken. De lezer werkte in de jaren zestig als ontwikkelingsingenieur bij Philips Gloeilampenfabriek en onderzocht in die hoedanigheid de sterkte van de glasballons van de gloeilampen: eenvoudigweg door die in een valbuis van steeds grotere hoogte te laten vallen tot ze knapten. AW-onderzoek leerde dat de valproef voor eieren niet bruikbaar is, omdat het gemiddelde eil van de geringste valpartij schade ondervindt.

Nog weer even over de melkwaarnemingen van 30 maart en 6 april. De vorming van melkvellen bij een temperatuur hoger dan 45 graden is er verklaard als een verdampingseffect. Door verdamping van water uit de warme melk stijgt na verloop van tijd de concentratie van calcium in de melk vlak onder het melkoppervlak, wat een aggregatie van caseïne tot gevolg heeft. Van AW-zijde is op 6 april de vraag gesteld of niet elke beginnende lokale stijging van de calciumconcentratie wordt vereffend door de vloeistofstroming die onder invloed van de dichtheidsverschillen op gang komt. Een testje met een verzadigde zoutoplossing gaf het antwoord: nee. Verdamping van water bracht daar al binnen een paar uur zó'n stijging van de zoutconcentratie teweeg dat een korstje ontstond.

Prof.dr. P. Walstra van de sectie zuivel en levensmiddelennatuurkunde in Wageningen geeft een verklaring voor de afwezigheid van vereffenende convectie in melk. Vloeistoffen die veel oppervlakteactieve stoffen bevatten vormen onder invloed van stroming langs het vrije oppervlak een oppervlaktespanningsgradiënt die de stroming tegenwerkt. Het oppervlak van deze vloeistoffen staat dus meestal stil. Zelfs is dat - wonderlijk genoeg - het geval als dit oppervlak vertikaal staat, bijvoorbeeld als men melk langs een vertikale glazen plaat naar beneden laat lopen. Dit gegeven is de verklaring voor het raadsel van 'milk's clear band' zoals dat op 30 maart uit 'The flying circus of physics' van Jearl Walker werd overgeschreven. Wie een flinke slok neemt uit een glas melk doet voor korte tijd op de wanden van het glas vertikale melkfilms ontstaan die langzaam terugzakken in het bodempje melk dat achterbleef. De film is grijswit en troebel behalve op de plaats waar hij contact maakt met het horizontale oppervlak van de overgebleven melk. Daar is de film helder doorzichtig: milk's clear band. Walker had er geen verklaring voor, volgens Walstra markeert de band de plaats waarop de melk, door het wegvallen van de gradiënt in oppervlaktespanning, plotseling weer sneller kan en gaat stromen. Op die plaats is de film dunner en bij gevolg doorzichtiger.

Op 6 april is een onverwacht effect beschreven dat na enige dagen zichtbaar werd bij de genoemde verzadigde zoutoplossng die in een waterglas stond in te dampen. Het zout klom langzaam langs het glas omhoog, passeerde de bovenrand en werkte zich langs de buitenkant naar beneden. Het verschijnsel werd verklaard als capillaire opstijging in het zout dat al door verdamping was afgezet. Wonderlijk dan, werd er van AW-zijde genoteerd, dat een verzadigde oplossing van soda niet klimmen wil, want dat had een achteloos proefje een paar jaar eerder uitgewezen. Inmiddels is een soda-oplossing gevonden die wel klimt, zij het niet zo levendig als zout. Het vreemde is dat een lezer uit Tilburg de weigerachtigheid van soda juist kon bevestigen. Later meer.