Luchtverzwaring

DE MEESTE MENSEN zetten de gewassen kopjes en glazen ondersteboven terug in de keukenkast. Ze weten niet waarom, een enkeling denkt misschien dat er dan minder stof in valt. Anderen zetten de glazen en bekers gewoon rechtop terug. Zo wordt voorkomen dat de drinkrand van het onderste glas in het vuil belandt dat altijd aan de keukenkastplank kleeft. De kans op vuil en vet is natuurlijk groter dan de kans op stof.

Dit was de aanleiding, die er niet toe doet. Het gaat vandaag om het rechtop of ondersteboven in het afdruiprek. Daar gelden andere overwegingen. In veel gezinnen is het afdruiprek de plaats waar het gewassen vaatwerk, inclusief de kopjes, glazen en bekers, op eigen kracht drogen mag, ja: moet. De schone vaat krijgt er een paar uur de tijd voor. In het afdruiprek staan de kopjes en bekers aanvankelijk altijd ondersteboven, anders zou zich veel vocht onderin de kopjes ophopen.

Waar het om gaat is dat de feitelijke afdruipfase maar hooguit tien minuten duurt. Daarna druipt en stroomt er niets meer langs de glaswand. Het is de AW-overtuiging dat de kopjes en glazen na die tien minuten moeten worden omgedraaid om ze sneller te laten drogen. Het valt niet mee deze stelling geaccepteerd te krijgen.

Het betoog gaat aldus. Na het afdruipen en wegstromen van overtollig aanhangend water resteert aan de binnenkant van de kopjes alleen nog een waterfilm die langzaam indroogt. De film geeft zijn vocht af aan de omgevingslucht die daardoor vochtige lucht wordt. En omdat vochtige lucht lichter is dan droge maakt het veel uit hoeveel kans de lucht krijgt om weg te stromen.

Velen geloven niet dat natte lucht licht is. De clou zit hem in de toevoeging: van gelijke druk en temperatuur. Als in een afgesloten hoeveelheid lucht water mag verdampen wordt die lucht zwaarder. Maar van die lucht is ook de druk toegenomen. Amedeo Avogadro concludeerde in 1811 dat gelijke volumina gas bij gelijke temperatuur en druk evenveel moleculen bevatten. Als in droge lucht water is terecht gekomen is een deel van de zware moleculen zuurstof (moleculaire massa 32) en stikstof (28) vervangen door die van het lichte water (18).

Natte lucht is licht en daarom gaat natte lucht temidden van droge lucht van gelijke temperatuur en druk stijgen. Dat valt onder het begrip `natuurlijke convectie'. Maar wie een vochtig kopje of glas ondersteboven wegzet creëert een soort heteluchtballon waarin de lichte lucht gevangen blijft. Die lucht wordt daar een tijdlang vochtiger (en nog lichter) tot hij bijna verzadigd is. Alleen door diffusie kan dan nog water worden afgevoerd, hopeloos langzaam vergeleken met rechtopstaande kopjes waaruit voortdurend natte, lichte lucht wegstroomt en wordt vervangen door droge lucht.

Zo simpel is het. De vraag is natuurlijk of de praktijk de theorie wil volgen, of het effect ook zichtbaar en meetbaar is. Het komt er niet altijd van om de proef op de som te nemen.

Internet bracht de onderzoeker met voor de hand liggende trefwoorden (humid air, density, convection) linea recta bij koeltorens (cooling towers). Dat zijn de betonnen gevaartes waarin heet proceswater in contact met de lucht moet afkoelen. In een deel van de torens ontstaat zoveel natuurlijke convectie dat ze de benodigde droge lucht spontaan aanzuigen. Complicerende factor is natuurlijk de hitte van het proceswater, de lucht binnen de toren wordt niet alleen vochtig, hij wordt ook heet. Nogal wiedes dat-ie stijgen wil.

Zo drong het besef door dat in drogende glazen en bekers ook nog een temperatuurinvloed te vrezen valt. Verdamping onttrekt veel warmte aan de ongeving en daardoor kunnen drogende kopjes zo koud worden dat er uiteindelijk helemaal geen convectie meer optreedt. Want koude lucht is juist weer zwaar.

Twee jaar geleden kwam het effect even ter sprake toen het hier over nat wasgoed ging. Nat wasgoed, aan een waslijn gehangen, droogt altijd van boven naar beneden omdat nat wasgoed kouder is dan de omgeving (zei Erik B. Hansen in SIAM Journal on applied mathematics, oktober 1992). Daardoor komt langs de vertikale oppervlakken een dalende luchtstroom op gang. De AW-redactie had en heeft zo zijn twijfels: heel vaak lijkt toch de waterstroming binnen het wasgoed de doorslag te geven, ook na de `dripping period'. En hoe koud zou die was nu helemaal worden?

Dat is deze week gemeten. Een nat overhemd, binnenshuis opgehangen, kreeg een thermometer in de borstzak gestoken en die daalde daarbij verrassend genoeg wel vijf graden in temperatuur. Zou dat genoeg zijn om een dalende luchtstroom op te wekken? Een kleine moeite om wat sigarenrook in de richting van het natte hemd te blazen, maar het probleem van die rook is dat-ie vanzichzelf omhoog wil. Hij is warm en vochtig van de sigaar en de mond van de sigarenroker. Blaast men de warme rook behoedzaam door een stuk of zes aan elkaar gekoppelde limonaderietjes dan krijgt hij onderweg zoveel kans om af te koelen dat hij geheel geacclimatiseerd tevoorschijn komt. Zo'n afgekoeld rookwolkje blijft doodstil in de lucht staan, het is adembenemend mooi om te zien.

Rietjesrook is gebruikt om de luchtstroom langs het natte hemd te onderzoeken en het resultaat was verbluffend: het is waar. De lucht gaat er in een razende vaart naar beneden. En ook langs het grote schoolbord in het AW-labo ontstond een krachtige neerwaartse luchtstroom als het bord egaal was nat gemaakt. In overeenstemming daarmee droogde het keer op keer van boven naar beneden op.

Hoe bevredigend dit ook was, het beloofde niet veel goeds voor glazen en bekers. Kennelijk domineert de luchtverzwaring door afkoeling de luchtverlichting door vochtopname. Er zat niets anders op dan naast het afdruiprek plaats te nemen en te kijken wat er gebeurde. De gebruikte, duchtig ontvette glazen staan op de foto. Het verschil was treffend: na een uur of twee was het glas dat rechtop in het rek stond volkomen droog. Aan de binnenkant van het omgekeerde glas hingen nog dikke druppels. Wie met wijn spoelt in plaats van water krijgt het nog mooier te zien.