Spannend

Blog 71, Spannend

Het schaatsenrijdertje loopt op het water. Als je goed kijkt zie je dat het water rond de pootjes is ingedeukt. Dat heeft te maken met de oppervlaktespanning van water, die als het ware een dun moeilijker doordringbaar vliesje op het water vormt. Dit maakt het mogelijk om voorwerpen die normaliter in water zinken te laten 'drijven'. Je kunt het zelf met een punaise proberen: als je die heel voorzichtig, met de punt naar boven, op het water legt, blijft die hangen. Ook daar zie je zo'n deukje omheen.

Oppervlaktespanning

De oppervlaktespanning van water heeft te maken met de relatief grote aantrekkingskracht tussen de watermoleculen. Er is een verschil tussen de krachten die moleculen ondervinden in het midden van het water en aan het oppervlak:

Zoals uit dit plaatje blijkt ondervinden de moleculen in het midden van de omringende moleculen krachten in alle richtingen, waardoor de moleculen gemakkelijker uit elkaar gaan om een zinkend voorwerp door te laten. Maar aan het oppervlak ontbreekt de kracht naar boven, met als gevolg een resulterende kracht naar beneden, waardoor een soort vliesje ontstaat dat moeilijker te doorbreken is. Dit heeft op een aantal gebieden gevolgen.

Druppelvorming

Een kleine hoeveelheid water die van de kraan valt neemt door de oppervlaktespanning de bolvorm aan (door de zwaartekracht iets uitgerekt, de druppelvorm, maar in de ruimte een volmaakte bol). Misschien heb je vroeger wel eens een knikkerzak gevuld met knikkers zo stijf mogelijk dichtgedraaid. Het zakje oefent daardoor een kracht naar binnen uit, waardoor de zak een bolle vorm krijgt. Of als je een heleboel pvc pijpen (blaaspijpen) samenbindt door er een riem omheen te spannen. Je ziet dan aan de kop en de staart van de bundel een mooie cirkel.
Als de kracht tussen de moleculen heel groot is, zoals bij kwik, tillen de bolletjes zich voor het grootste deel los van de ondergrond waardoor bolletjes ontstaan die heel gemakkelijk wegrollen.

Bij het wassen zit de druppelvorm een goed resultaat in de weg. Kijk maar eens naar je armen of de rest van je lijf als je onder de douche gaat staan. Er vormen zich grote druppels op je huid, die verhinderen dat het water wegzakt in jouw poriën. Je hebt dus iets nodig dat de oppervlaktespanning verlaagt en dat is zeep. Zodra je je haar wast en de zeep over je lijf stroomt zie je dat er nu een glad laagje wordt gevormd waarbij het water nu wel in de poriën doordringt.

De natuur
In de natuur zie je dat allerlei insecten gebruik maken van de oppervlaktespanning om over het water te lopen, zoals het schaatsenrijdertje. Ook bloemen die in het water lijken te drijven, 'hangen' in dit vliesje, waardoor het water niet over de bloem heen kan lopen, anders zou de bloem zinken.
Vervuiling van het water zorgt er vaak voor dat de oppervlaktespanning wordt verlaagd. De 'vreemde' moleculen zitten dan tussen de watermoleculen in met als gevolg een zwakker vliesje. Alle torretjes en andere insecten zakken erdoorheen en verdrinken.

Opmerkelijk
Vandaag lees ik op Nu.nl dat er voor het eerst een kever is gefilmd die aan de onderkant van het wateroppervlak loopt. De kever is zo'n 6 tot 8 mm lang en werd per toeval ontdekt door een student in Australië die een bepaalde kikkersoort zocht. Men vermoedt dat de kever op deze manier aan het wateroppervlak plakt om zover mogelijk van zijn vijanden in het diepere deel te blijven. Hoe de kever dit voor elkaar krijgt is nog niet helemaal duidelijk. Geweldig toch?