Eival

DE MAATSCHAPPIJ zoekt studenten met belangstelling voor techniek of natuurwetenschap, maar die zijn er niet omdat te laat is begonnen met het aankweken van die belangstelling. In het bestaande onderwijsstelsel komen kinderen eigenlijk pas op hun dertiende in aanraking met natuurwetenschap. Het zou beter zijn dat een jaar of drie, vier te vervroegen. En dat kan ook want negenjarigen hebben een natuurlijke neiging tot experimenteren.

Ziehier een nieuw inzicht waaraan deze krant op 30 april aandacht besteedde. Er was een basisschool gevonden die al experimenteerde met experimenterende negenjarigen. Ze gebruikten er de website www.proefjes.nl die op initiatief van fysicus Robbert Dijkgraaf is ingericht. Het is een aantrekkelijke website. Toen de correspondent van deze bijlage de school bezocht waren de negenjarigen net toe aan het hoofdstuk luchtstroming en luchtdruk en in dat verband werd de proef met `het ei in de fles' gedaan. De beschrijving ervan heeft tot verwarring geleid.

De proef gaat zo: men werpt drie brandende lucifers in een lege melkfles, plaatst snel een hardgekookt, gepeld ei op de flesopening en stelt vast dat na enige tijd het ei de fles in zakt. Dat komt `door de hitte van de lucifers', stond hier. Welnee, schreef een `verbijsterde' lezer in Nijmegen, het ei zakt omdat de lucifers de zuurstof in de fles verbruikten. Echt niet, reageerden de proef-ontwerpers op hun beurt. Maar ze gaven alleen kwalitatieve argumenten en waren niet volledig.

De ei-in-fles-proef is zo'n oeroude klassieker dat een normaal mens niet veel lust voelt hem te herhalen. Daar staat tegenover dat het in een wip gebeurd is. Zo kwam het dat de AW-redactie deze week alsnog een stel eieren kookte dat al een jaar in de ijskast had gelegen. Onverstandig, want inmiddels waren de luchtkamers zó groot geworden dat één van de drie bijna direct ontplofte. Met verse eieren is het werk voortgezet.

De volgende moeilijkheid was dat er geen glazen melkflessen meer zijn. De moderne fles is van plastic (PC: polycarbonaat) en kan dus zowel branden als indrukken en beide effecten verstoren de eival. Besloten werd de flessenlucht in eerste instantie vuurvrij op te warmen door de fles een tijdje in een emmer heet water te houden. Het ei ging pas op de flessenmond toen het daarbinnen 50 graden was geworden. Daarna mocht het geheel aan de lucht afkoelen. Er gebeurde minutenlang helemaal niets en toen opeens zoog de fles het ei bedaard naar binnen. Een beetje onsmakelijk was het wel.

Daarna alsnog de brandende lucifers ingezet, drie tegelijk volgens voorschrift. Maar er was er niet één die brandend de flesbodem bereikte. Toen bij de derde poging één lucifer tenslotte even nabrandde werd dat maar als het signaal beschouwd om de fles het ei in de mond te steken. De verrassing kwam een paar seconden later: het ei schoot met een hoorbare knal naar binnen.

Was de flessenlucht dan zó warm geworden? Daar valt wel een slag naar te slaan. De Pesola-veerbalans maakte aannemelijk dat misschien 0,05 gram hout was verbrand. De verbrandingswarmte van hout is, volgens tabellen, zo'n 18.000 joule per gram. Er was dus ongeveer 900 joule warmte vrijgekomen. De soortelijke warmte van lucht (cp) is 1.000 joule per kilo per graad. De luchtdichtheid is ongeveer 1,2 gram per liter, in de fles zat dus maar 1,2 gram lucht en met een aanbod van 1,2 joule kan de flessenlucht daarom al één graad warmer worden. Kortom de lucht had wel een temperatuur van 770 graden kunnen bereiken. Er valt veel op deze rekenarij af te dingen, maar het gaat hier alleen om de orde van grootte.

Hoe verhoudt zich dit tot het drukverlies als gevolg van het verdwijnen van zuurstof? Zoals de proef-ontwikkelaars al opmerkten wordt dat gecompenseerd door de vorming van CO2. Maar: er wordt ook water geproduceerd en er kan wel zoveel water ontstaan dat het condenseert en dat vervolgens alle CO2 oplost in het condensaat. Is dit onzin?

Als het hout de brutoformule C6HO5 (cellulose) heeft dan valt te berekenen dat uit 0,1 gram hout hooguit 0.06 gram water ontstaat. Dat lijkt weinig maar is veel, want 1 liter lucht van 20 graden kan maar maximaal zo'n 0,02 gram waterdamp bevatten. Condensatie is dus in principe niet uitgesloten. Wat dit dan weer betekent voor de CO2-huishouding blijft hier in het midden, die berekening is lastiger. Bovendien was er geen spoor van condensatie te zien en is bijna niet te berekenen hoe snel het CO2 oplost. Tabellenboekjes beschrijven bijna altijd evenwichtssituaties. Het is aannemelijk dat het zuurstofverlies inderdaad wordt gecompenseerd.

De herkomst van de ei-in-fles proef is onbekend, maar hij ruikt sterk naar Tom Tit. Tom Tit was de nom de plume van Athur Good die vanaf 1890 de rubriek `La science amusante' in het Franse tijdschrift `L'illustration' verzorgde. De afleveringen werden gebundeld en vonden ook in Engeland en Nederland gretig aftrek. De AW-Tom Tit (Natuurkunde in de huiskamer - 3e serie, uitgave Nijgh) heeft niet de ei-in-flesproef, maar wel een ander experiment dat de moeite waard is, dat van `de rollende druppels'. Het is een methode om het alcohol-gehalte van likeur te bepalen. De te onderzoeken likeur wordt daartoe in twee glazen geschonken. In het ene glas blijft de likeur in zijn oorspronkelijke toestand, in het andere zal hij geleidelijk worden verdund met water. Het onontbeerlijke hulpmiddel is een `strootje' (rietje) dat als pipet dienst doet. Laat men vanaf minimale hoogte een druppeltje likeur uit de pipet op het likeuroppervlak vallen dan rolt die druppel steeds als een kogeltje weg, zoals van AW-wege met kirsch geverifieerd kon worden. Het proefondervindelijk onderzoek bestaat eruit de ontvangende likeur zover met water aan te lengen dat nèt geen wegrollende kogeltjes meer ontstaan. Verrassend is het eenvoudig verband tussen benodigde verdunning en alcoholgehalte. Waren voor 2 delen likeur 3,5 delen water nodig om het rollen nèt te stoppen dan was het alcoholgehalte 35 procent. Een eeuw geleden bedacht door professor Gossart uit Caen, maar nog niet door Google gevonden.