Wat voor zand zit er in een zandloper?

Wekelijks zoekt de redactie wetenschap het antwoord op een veelgestelde vraag. Deze week: Er zit meestal geen echt zand in een zandloper maar fijne glaskorreltjes.

NRC

Door de komst van digitale stopwatches op bijna elke mobiele telefoon en elk horloge zijn ze niet meer nodig. Toch worden zandlopers nog gebruikt. Als decoratie, om kinderen lang genoeg hun tanden te laten poetsen, in de sauna en bij sommige koffietentjes waar je een zandlopertje bij je kop thee krijgt zodat je weet hoe lang je de thee moet laten trekken. En de meest voorkomende toepassing van zandlopers: spelletjes, zoals Boggle en hints.

Het zand in de zandlopers is vaak spierwit. Van welk strand halen zandlopermakers dit zand? Is het überhaupt wel zand dat door de loper stroomt?

De verpakkingen verraden niets. Op enkele staat beschreven van welk materiaal de loper is, maar nergens is iets te vinden over het ‘zand’. Ook een aantal spellenverkopers bekende dat ze niet weten wat erin zit.

Bij het bestuderen van een zandloper die meegeleverd werd bij een spel valt op dat de korreltjes schitteren en allemaal precies even groot lijken. Het korrelige materiaal is witter en gelijkmatiger dan je verwacht van zand.

In de meeste zandlopers zit waarschijnlijk geen ‘echt’ zand, maar glaskorreltjes, denkt Martin van Hecke van Universiteit Leiden. „Die zogenoemde glasparels kun je heel goedkoop in grote hoeveelheden krijgen”, zegt hij. Van Hecke heeft onderzoek gedaan naar het gedrag van korrelige materialen zoals zand. „Bovendien zijn glasparels rond en allemaal even groot.” De korreltjes zijn piepklein, met een doorsnede van enkele tienden van een millimeter.

Korreltjes

Om gelijkmatig door een zandloper te stromen is het belangrijk dat het ‘zand’ uit even grote korreltjes bestaat. „Verder wil je droge en ronde korrels”, zegt Van Hecke. Natte korrels plakken aan elkaar en kunnen verstoppingen veroorzaken. Datzelfde geldt voor hoekige korrels. Die kunnen op elkaar stapelen en boogjes vormen waardoor de doorstroom blokkeert. Daarom valt het meeste zee- of rivierzand af. Dat is hoekig en stroomt dus niet mooi.

In sommige, wat grotere, duurdere zandlopers wordt wel ‘echt’ zand gebruikt. Dat wordt waarschijnlijk van stranden met fijn zand gehaald, waarna het wordt gewassen en gezeefd. De eerste zandlopers, honderden jaren geleden, werden vaak gevuld met gemalen marmer of eierschillen.

Maar waarom die korrelige materialen? Stromen vloeistoffen niet veel beter? Jawel, maar minder gelijkmatig. Maak maar eens een gaatje onderin een bekertje met water. Eerst komt er een flinke straal uit. Naarmate het bekertje verder leegloopt, wordt de straal steeds zwakker.

En het laatste beetje water druppelt er langzaam uit. Dat komt doordat er steeds minder water in het bekertje zit. Dat bovenste water drukt namelijk op de vloeistof in de opening. Hoe meer water er op drukt, hoe harder het water naar buiten spuit.

De stroming van korrelige materialen is anders dan die van vloeistoffen. „Bij zand is de druk onafhankelijk van de hoeveelheid materiaal erboven”, vertelt Van Hecke. Dat komt doordat het gewicht van het zand niet alleen gedragen wordt door het zand bij de doorstroomopening, maar ook door de wanden van de zandloper.

De wrijving van het korrelige materiaal met de zijkanten van de zandloper of het bekertjes, neemt de druk over. Daardoor ‘voelt’ het zand aldoor dezelfde druk, of er nou 10 of 50 gram zand op drukt. Zo kan het zand mooi constant door de opening stromen.

    • Dorine Schenk