Duitse fysici bouwen een brug van water tussen twee glazen

Bij een sterk elektrisch veld ontstaat tussen twee bekers een waterbrug. Die houdt stand als de bekers 2,5 cm uiteen geschoven worden. foto’s J. Phys. D J. Phys. D.

Dat water niet zomaar een vloeistof is wordt weer eens aangetoond in een experiment van Elmar Fuchs en zijn collega’s van de Technische Universiteit van Graz. Met behulp van een sterk elektrisch veld wisten ze een stabiel waterbruggetje te maken tussen twee bekerglazen in, met een lengte van wel 2,5 centimeter. Dit opvallende verschijnsel wijst op de vorming van een tot nu toe onbekende microstructuur in het water (Journal of Physics D, 7 oktober).

De onderzoekers plaatsten twee bijna tot de rand gevulde bekerglazen met zeer zuiver water zo goed als tegen elkaar aan en legden daartussen een sterk elektrisch veld aan met behulp van twee in de bekers geplaatste elektroden. Bij een spanningsverschil van vijftienduizend volt kruipt het water dat aanvankelijk een paar millimeter onder de rand stond, uit de bekers omhoog en vormt door de lucht een cilindrische hangbrug met een diameter van één tot drie millimeter. Als de brug eenmaal is gevormd, kunnen de bekers tot wel 2,5 centimeter uit elkaar geschoven worden voordat hij breekt.

Als er zich opgeloste zouten in het water bevinden, treedt het effect niet op, en wanneer het spanningsverschil plotseling wordt verbroken, valt de brug direct in afzonderlijke druppeltjes uiteen.

Hoe de watermoleculen dit precies klaarspelen, is niet helemaal duidelijk, maar de onderzoekers vermoeden dat de brug ontstaat doordat het wateroppervlak elektrisch geladen raakt, waardoor het water uit de beide bekers elkaar gaat aantrekken. Zodra er contact gemaakt is, arrangeren de moleculen zichzelf in een min of meer regelmatige structuur, die stevig genoeg is om zichzelf te dragen.

De fysici komen tot deze conclusie op basis van metingen aan de dichtheid van het water in het midden van de brug, die daar hoger is dan aan de randen. Dat er bovendien ladingen in het spel zijn wordt duidelijk doordat de brug heen en weer beweegt wanneer er een geladen glazen staaf naast gehouden wordt.

Tijdens het experiment stroomt het water van het ene bekerglas naar het andere en warmt het water in de brug langzaam op. In drie kwartier stijgt de temperatuur van twintig naar zo’n zestig graden Celsius waarna de brug instort, waarschijnlijk omdat de moleculen te hard gaan bewegen om hun onderlinge structuur in stand te houden.

Er staan röntgenexperimenten op stapel om de structuur daadwerkelijk in beeld te kunnen brengen.

Rob van den Berg