Rookdeining

IN DE ME ESTE moderne cafés is zo'n krachtige luchtverversing geïnstalleerd dat de gasten er om zo te zeggen met wapperende haren en flapperende jaspanden de stereoversterker moeten overschreeuwen. In de huiselijke kring kan het nog voorkomen dat er na een goed gesprek met een fijne sigaar een zacht deinende blauwgrijze sluier in de kamer hangt die zich wel een uurlang halverwege vloer en plafond handhaaft.

Niet te verwarren met de nevel in de kamer van een zenuwlijder die van onder tot boven vol staat met rook.

Waarom zoekt de rook-van-het-goede-gesprek soms zo'n nauw begrensde laag op, waarom gaat-ie niet naar boven zoals meestal, of naar beneden, wat toch ook zou kunnen? Dat was het probleem dat voor deze week op de agenda was geplaatst.

Eerst denken of eerst doen? Er drong zich de herinnering op aan een ander probleem dat hier jaren geleden is behandeld: dat van de plastic zakken in de Amsterdamse grachten, die altijd op een heel bepaalde diepte onder water blijven hangen, vlak onder het oppervlak. Zakken die men zelf in het water werpt, willen nooit zinken. Destijds kwam het niet tot een echt bevredigende verklaring. Een technicus van TNO meende dat de zakken zich op den duur met slibdeeltjes vullen waardoor ze uiteindelijk allemaal op de grachtbodem belanden. Een wat traag reagerende theoreticus, die zijn reactie nooit geplaatst kreeg, zag ook nog een rol weggelegd voor een verschil in compressibiliteit (samendrukbaarheid) tussen water en plastic. Met het toenemen van de diepte zou de dichtheid van de een sneller veranderen dan de ander. Zo kon de zak precies de diepte van gelijke dichtheid opzoeken.

Just-for-fun is deze week geprobeerd om dat mechanisme eens in werking te brengen. Uit een ander onderzoek was gebleken dat de dichtheid van spiritus maar zó weinig minder is dan die van olijfolie dat men ze proefondervindelijk aan elkaar gelijk kan maken door wat water bij de spiritus te doen. Zo gezegd, zo gedaan. Er werd een emulsie bereid waarin de olie kalm bleef zweven. Het soepje ging in een lege fles die vervolgens met het wijnpompje Vacu-Vin werd leeggezogen. Er was een flauwe hoop dat de oliedruppels subiet zouden zinken of omhoog komen, maar er werd niets bijzonders zichtbaar. Afgezien van de lichte nevel die boven de spiritus kwam te hangen als er net flink was gepompt.

Naïef natuurlijk om te denken dat rookdeeltjes een dichtheid hebben die enigszins in de buurt komt van lucht. Ze zijn veel zwaarder en de logische gang voor een rookdeeltje is dus: naar beneden. Robert Millikan, die in 1911 zijn beroemd geworden proeven deed met fijne oliedruppels om de lading van het elektron te bepalen, berekende de massa van de druppels uit de snelheid waarmee ze naar beneden gingen. Rookdeeltjes worden meestal beschreven als fijne oliedruppeltjes, maar kennelijk gedragen die zich in de huiskamer anders dan in de 'closed box' van Millikan.

't Leek weinig zin te hebben in deze richtig door te gaan en van lieverlee verschoof de aandacht naar de mist boven de spiritus. Wat was dat en kon het ook beter? Een koud kunstje om aan te tonen dat de olijfolie geen rol speelde in de vorming. Sterker: ook de spiritus deed dat niet. Nog sterker: de inhoud deed er helemaal niet toe. In een geheel leeggegoten en met water omgespoelde fles was net zo makkelijk een nevel op te wekken. Zelfs in een lege droge fles was wel wat mist te maken, al ging het in een natte beter.

Tegen die tijd was er al het sterke vermoeden dat het vacuümpompen een variant oplevert op de adiabatische expansie die een rookwolkje doet ontstaan in de hals van een bierfles als deze wordt opengetrokken. Door het plotseling wegvallen van de druk koelt de halslucht af en ontstaat oververzadiging aan water. Dat het zo zat, werd wel zeker toen te binnen schoot dat dezelfde proef al beschreven stond in 'Clouds in a glass of beer' van Craig F. Bohren (John Wiley, 1987), zij het dat Bohren er een interessante uitbreiding aan gaf. Hij gebruikt de nevelvorming in de fles om het belang van condensatiekernen voor wolkvorming aan te tonen. Het blijkt dat de mist in de fles heel veel dikker wordt als men vooraf wat rook van een smeulende, net uitgeblazen lucifer naar binnen laat zuigen. De rubberen dopjes van het Vacu-Vin systeem lenen zich daarvoor bij uitstek. Met een goede zijbelichting en een zwarte achtergrond zijn de resultaten werkelijk indrukwekkend.

Het gaat vandaag niet om de condensatiekernen, maar om de mistdruppeltjes zelf die binnen de fles vanzelfsprekend aan volledige windstilte zijn overgeleverd. Wie goed kijkt ziet ze dan ook langzaam allemaal naar beneden zakken. Tien minuten na het pompen is de fles weer helder (ten dele natuurlijk ook doordat het water weer in de opgewarmde lucht verdampte).

Twintig centimeter in tien minuten, twee meter in anderhalf uur: dat is een zo grote valsnelheid dat een nieuw raadsel opdoemt voor het eerste is opgelost. Waarom valt grondmist - juist in dit seizoen zo algemeen - niet halverwege de nacht op de grond? De mist vormt zich in windstille, heldere nachten als het aardoppervlak door uitstraling sterk afkoelt en de tijd krijgt ook de onderste luchtlaag af te koelen. Grondmist bestaat zo te zien uit niet minder dikke druppels dan flessenmist.

Wat is dat wat de mist omhoog houdt? Minnaert, die kennelijk niet goed uit de voeten kon met mist, heeft zich er het hoofd niet over gebroken. Impliciet stelt hij het ontbreken van turbulentie en andere luchtverplaatsing als voorwaarde voor de vorming van 'stralingsnevel'. Aardig is dat de 'Inleiding tot de algemene meteorologie' van het KNMI (1994) de aanwezigheid van turbulentie - bijna net zo impliciet - wel als een normale begeleider van mist ziet. Voor een goede verklaring van het ontstaan van slootmist (de 'riviernevel' waar Minnaert niet uit kwam) is het KNMI zelfs op het optreden van luchtverplaatsing aangewezen. Zo wordt langzaam duidelijk in welke richting de oplossing van het raadsel van de deinende rooksluier gezocht moet worden.