Verrassinggas

Louter gasproblemen vandaag. En wieweet volgende week ook weer want gassen blijven verrassen. Om te beginnen is er een lezer in Amersfoort die zich afvraagt waarom zijn aansteker langzamer gaat branden als-ie bijna leeg is. De dampspanning boven de vloeistof wordt uitsluitend bepaald door de temperatuur en hij is dus bij volle en halflege aanstekers even hoog. Of zou mijn gas een gasmengsel zijn, vraagt Amersfoort. `Dat lijkt me raar.'

Maar waarom zou dat raar zijn? LPG is ook een gasmengsel, de neiging om propaan en butaan te mengen is hier dus van nature aanwezig. Je zou het liever omdraaien, het zou vreemd zijn als men probeerde een zuiver gas in die weggooidingetjes te stoppen. Als het een mengsel ìs dan zal de vluchtigste en brandbaarste fractie het eerst ontwijken.

Dat is één. Twee is dat een brandende aansteker niet alleen warm wordt aan de bovenkant maar ook koud aan de onderkant. Het verdampen van het vloeibaar propaan of butaan onttrekt veel warmte aan de restvloeistof die daardoor afkoelt. Hoe minder vloeistof er resteert hoe sterker de temperatuurdaling daarvan zal zijn, en hoe langzamer nieuw gas vrijkomt. Campinggasbranders gaan ook al tijdens de bereiding van de eenpansmaaltijd in vermogen achteruit.

Een lezer in Gorinchem voelt zich na een wandeling in Italië en vooral in de de Italiaanse Dolomieten nogaleens flauw en daarom neemt hij altijd een paar zakken Smiths-chips mee: lekker vet èn zout! Laatst ook weer smistsjips gekocht in Bressanone en toen omhoog in de Uno naar de Passo d'Erbe (op 2004 meter) maar daar tot ontzetting moeten constateren dat bijna alle zakken waren ontploft. Eén grote bende in de Uno-kattenbak. `Is het verschijnsel u bekend en ligt het soms aan de luchtdruk?' Ja, is bekend en ligt aan luchtdruk. Op 2000 meter is de luchtdruk, volgens de `Standard Atmosphere' van 1976 nog maar 78 procent van die op zeeniveau. De zak aardappelstukjes had in Bressanone een overdruk van nul bar, maar op die Italiaanse pas was dat 0,22 bar. Dat was te veel.

Een andere autowaarneming is zo klassiek dat je je durft afvragen of-ie wel echt is gedaan. Men rijdt in de auto met een helium-gevulde feestballon (die dus tegen het dak zweeft), duikt scherp de bocht in (zodra die er is) en neemt waar dat de ballon zich verplaatst in de richting van de binnenbocht. Rara, hoe kan dat. Als de herinnering niet bedriegt is het probleem destijds gebruikt in de Wetenschapsquiz en wie er gevoel voor heeft voelt dat het een beetje lijkt op het leegdrinken van een fles Coca-Cola onder water. Onder water is niet het probleem cola uit de fles te krijgen, maar om er lucht in te blazen. Draai het ook in de auto om: als de lichte luchtballon naar de binnenbocht gaat beweegt daarvoor in de plaats zware lucht naar de buitenbocht. En dat is eigenlijk precies wat je in een centrifuge verwacht.

Na het succes met het voetballen krijgen we nu de Nederlandse successen op de racefiets. Eén wakkere Nederlander gaat de komende weken elke nacht in een zuurstoftent liggen om zo de kans op het winnen van de Tour slapendeweg te verbeteren. In de zuurstoftent ontvangt hij minder zuurstof dan normaal en dan gaat het lichaam extra bloedlichamen maken, zoiets. De betreffende tent is de afgelopen week wat luchtig beschreven als een zeildoeken staketsel waarop een `generator' wordt aangesloten die er lucht, of misschien alleen zuurstof, uitpompt. Een lezer in Amsterdam begreep daar niets van (`dan zakt die tent toch in?') en vraagt een verklaring.

Die was niet eentweedrie gevonden, er waren consultants die meenden dat de generator er juist extra lucht in blies, dat de tent een beetje bol stond, tot de wetenschapsbijlage van deze krant (26/2/2000) weer boven water kwam. De generator blaast inderdaad lucht de tent in, maar hij doet dat via een membraanfilter dat veel zuurstof tegenhoudt. Simpel.

Aardig is, noteert de bijlage van de gezaghebbende krant, dat men vroeger wel het zuurstofgehalte in de tent verlaagde door er gewoon veel stikstof (uit een cilinder) in te blazen. De HBS-er weet dat dat niet kan: wie extra stikstof perst in een afgesloten ruimte verhoogt wel de stikstofspanning maar verlaagt niet de partiële zuurstofspanning. Vraag maar aan John Dalton van de wet van Dalton. Toch kan het in een tent wèl, juist omdat die niet afgesloten is. De stikstof wordt er doorheen geblazen en neemt en passant veel zuurstof mee. Op de middelbare school werkt men teveel met evenwichten en statische situaties. Dan komt zo'n halflege aansteker ook als een verrassing.

Een andere vakantiegasvraag komt uit de Harz. Een lezer in Antwerpen maakte een reisje naar Bad Pyrmont en bezocht daar de bekende Dunsthöhle. Dat is een vochtige Duitse kelder waarin zich veel kooldioxide uit het onderliggende gesteente of grondwater ophoopt. Afhankelijk van het seizoen staat het CO2-gas er wel anderhalve meter hoog. De gids toont aan dat een kaars op de kelderbodem dooft (Italianen lieten vroeger in de beroemde, ook al zo koolzuurrijke Hondsgrot in Napels graag zien dat een hond er echt stikken kon) en doet vervolgens proefjes met een zeepbel. Een normale zeepbel zakt binnenskamers subiet naar de vloer maar in de Dunsthöhle gaat het anders: daar blijft hij rusten op de koolzuurlaag. Bovendien verschiet-ie van kleur zodra hij daar arriveert. De Antwerper lezer stond paf en heeft vragen van a) tot en met c).

Maar hoe het komt dat het kooldioxide er niet mengt met de bovenstaande lucht wil hij niet weten. Waarschijnlijk is er, zoals in de zuurstoftent met stikstofdoorluchting, een dynamisch evenwicht tussen een gestage, grote CO2-aanvoer en een nagenoeg evengrote afvoer. De rest is natuurlijk eenvoudig: de dichtheid van zuiver CO2 is ongeveer 54 procent hoger dan die van lucht. Dat is genoeg om, à la Archimedes' wet over opwaartse kracht, de genoemde zeepbel omhoog te houden, zeker als daar nog mondwarme gidslucht in zit. Zodra de zeepbel in het wat dichtere CO2 zakt zal de overdruk in de bel, omgekeerd aan het Smith-chips-effect, wat dalen. De bel-diameter neemt dan af en daardoor zal de wanddikte oplopen. Dat heeft weer zijn weerslag op de kleuren die immers door interferentie ontstaan.