Kouwe koffie

'ROER EEN BEKER hete melk, desgewenst met koffie- of cacaopoeder, in één richting draaiend om. Tik met het lepeltje dan snel roffelend tegen de bodem; hoor hoe de toonhoogte van de tikken verloopt van laag naar hoog.' Dat schreef lezer G.H. in H. alweer vijfeneenhalf jaar geleden. Hij wilde weten hoe het zat, maar kreeg geen antwoord. Zelf dacht hij dat 'verbrokkelde vetdeeltjes' een rol speelden.

Eerder al had lezer J.F. in U. geroerd in koffie met slagroom, hoewel hij meestal koffiemelk gebruikt. Het viel hem op hoezeer de geklopte room de klank van het lepeltje dempte, zelfs als de room helemaal door de koffie was geroerd. Een 'nog vreemder verschijnsel' deed zich voor als hij koffie en room flink aan het draaien bracht en met de lepel tegen de bodem tikte: 'in dat geval gaf ieder tikje een hogere toon dan het voorgaande'. F. denkt dat het iets te maken heeft 'met kleine luchtbelletjes'.

Lezer M. van. H in L. roerde en tikte in thee en nam al evenzeer een oplopende toon waar. Zij pakte de kwestie systematisch aan en roerde in warme en koude thee, met en zonder suiker en bovendien in warm en koud water, met en zonder suiker. Het mooist ging het met hete thee en suiker, maar heet water met suiker lukte ook aardig. 'Het ligt dus aan de suiker.'

De brieven, er was er ook nog een uit Waddinxveen die de verklaring zoekt in de draaiing van de vloeistof, zijn wat langer in portefeuille gebleven dan gebruikelijk omdat verifiërend onderzoek door een misverstand en een verkeerde proefopzet op een fiasco was uitgelopen. Het komt er op aan tegen de binnenzijde van de bodem van het kopje te tikken, dus met de theelepel half in de vloeistof gestoken. En lang niet alle kopjes doen het even goed, het meest geschikt bleken deze week een dun theeglas-met-een-oor en een geëmailleerd stalen kroes. 'Koffie Verkeerd' van Nescafé, een poedervormige schijnkoffie die sterk ruikt en hevig schuimt, demonstreert het effect het best. Een bevriende onderzoeksgroep heeft dat op eigen kracht ontdekt.

Maar ook warme chocolademelk, gewone koffie met slagroom en zelfs hete karnemelk deden het goed. Dat de karnemelk bij het verhitten schiftte bleek geen bezwaar. Van belang is flink te roeren en onmiddellijk met tikken te beginnen. Het kan even duren voor duidelijk wordt om welk klankeffect het gaat, maar dan blijkt het oplopen van de toon ook vaak wel driekwart minuut door te gaan. Alleen al daaruit valt af te leiden dat het klankeffect niet wordt opgewekt door de beweging van de vloeistof. Die staat vijf seconden na het roeren al stil. (De meest geschikte vloeistoffen verraden zich overigens al in een vroeg stadium door een daling van de toonhoogte tijdens het inleidende roeren.)

Wat is hier in hemelsnaam aan de hand? De waarneming valt buiten 't vrije veld van Minnaert, die in alle talen zwijgt over thee en koffie. Maar Jearl Walker's 'The flying circus of physics' blijkt het fenomeen te behandelen in de paragraaf geluidssnelheid. Walker, die ook aanraadt eens tegen een bierglas te tikken tijdens het inzakken van de schuimkop, schrijft het effect toe aan luchtbellen die aan de poeders blijven hangen en zo de geluidssnelheid in,en de resonantiefrequentie van, de dranken laag houden. Dat effect verdwijnt weer als de luchtbellen na het roeren langzaam verdwijnen. Maar Walker verwijst naar tamelijk obscure literatuur (Proc. Cambridge Phil.Soc., 65,365, 1969: 'On the note emitted from a mug while mixing instant coffee') en in de kant-en-klaar opgewarmde Chocomel zàt helemaal geen poeder of lucht. En in de karnemelk zo te zien ook niet veel.

Dat luchtbellen een sterk geluidseffect hebben is destijds (AW, 18/2/1993) overtuigend aangetoond. Warm water uit een geiser bevat vaak zoveel luchtbelletjes dat het er ondoorzichtig van is. Dat water heeft een doffe klank. Heet water uit een fluitketel die enige tijd heeft staan koken is vrij van lucht. Het klinkt net zo helder als koud water.

Maar dat de beschreven oplopende tonen door luchtbellen worden verklaard is nog maar de vraag. Er zijn ook ander stoffen die een rol kunnen spelen. Dat blijkt uit het eigenaardige klankverschil tussen karnemelk en gewone melk. Een lezer schreef dat hij vroeger, toen de zuivel nog in glazen flessen werd afgeleverd, melk en karnemelk het snelst uit elkaar haalde door even tegen het glas te tikken. Identieke flessen, en toch klonk de een veel doffer dan de ander. Hoe het precies zat is onduidelijk, herhaling van de proef wordt bemoeilijkt door de moderne plastic verpakking. Dat het wáár was wat de lezer schreef is - destijds - op tijd geverifieerd.

Bel een deskundige! roept de radeloze lezer. Ja, ja, maar: herfstvakantie. De deskundigen liepen deze week met hun kinderen door de dorre blaren. Daarom moet dit stukje in raadselen eindigen. Niet alleen die van de thee en koffie maar ook die van dat rijdende straalvliegtuig dat deze week in de woestijn van Nevada net wèl of net niet harder reed dan het geluid. Het blijkt dat de geluidssnelheid afhangt van de luchtdichtheid (massa per kubieke meter) en dat deze weer door de temperatuur wordt bepaald. Een korte berekening leerde dat de geluidssnelheid bij 30 graden Celsius (303 kelvin) met 349 meter per seconde een stuk hoger was dan de snelheid die voor de auto werd opgegeven (340 meter per seconde). Helaas bleef onduidelijk hoe koud of warm het was in de woestijn. Wat ook moest blijven was de vraag of de droogte in de woestijn nog van invloed was op de luchtsnelheid. Er zijn er die beweren dat vochtige lucht lichter is dan droge (en dat dáárom het douchegordijn onder het douchen naar binnen beweegt). Als het waar is zou dus de geluidssnelheid in de woestijn nog hoger hebben kunnen zijn dan opgegeven. Dan is het record nog minder gebroken.