Tikken voor gebruik

Niet iedereen weet het, maar je kunt een blikje frisdrank best schudden voor gebruik. Als je er tenminste maar aan denkt om het met een tikje te waarschuwen voor je het opent: waag het niet om te gaan schuimen! Natuurlijk is hier geen magie in het spel, maar goed vermomde natuurkunde.

3 november 2003

Wel eens een blikje cola of bier laten vallen en nietsvermoedend geopend? Tien tegen een dat je een schuimende verrassing in je gezicht kreeg. Het schudden maakt namelijk kooldioxide (CO₂) los uit de drank. Het gas vormt bubbeltjes op de binnenwanden van het blikje. En als de druk in het blikje ineens daalt – doordat je het opent, bijvoorbeeld, bewegen al die belletjes omhoog. Ze nemen de vloeistof die in de weg zit mee naar buiten: FLATS!

Tikken helpt

Om een lading schuim over je heen te voorkomen moet je tegen de zijkant van het blikje tikken. Daardoor schieten de bubbels kooldioxide, die zich aan de zijwanden van het blikje hebben vastgezet, omhoog. Als je het blikje daarna opent zit er niet minder kooldioxide in, maar dat kan wél makkelijker ontsnappen. Er zin namelijk minder vloeistof in de weg (al het gas zit aan de bovenkant van het blikje), dus het blikje schuimt een stuk minder.

Kooldioxide veilig uit een blikje krijgen is dus niet zo moeilijk als je eenmaal weet hoe het moet. Maar hoe krijgen ze die gasbubbels op de eerste plaats het drinken in, en hoe houden ze het daar? In de fabriek wordt het gas onder hoge druk met de frisdrank gemengd. Hoe hoger namelijk de druk, hoe beter gas in vloeistof oplost: de gasmoleculen worden als het ware tussen de watermoleculen geperst. Daar zit natuurlijk een grens aan: bij elke druk is er een maximumhoeveelheid kooldioxide die in water op kan lossen. Voeg je meer toe, dan lost dat extra gas niet meer op. De vloeistof is dan verzadigd met kooldioxide. Als je de druk van een verzadigde vloeistof verlaagd, komt een deel van het opgeloste gas weer vrij. Dat gebeurt dan ook als je een blikje opent: ineens bevat de frisdrank meer kooldioxide dan de verzadigingshoeveelheid. Het teveel ontsnapt als bubbels.

bron: Paul Burke’s Textures

Platte frisdrank

Als je een fles cola voorzichtig opent, krijg je niet al te veel belletjes en dus weinig schuim: het opgeloste kooldioxide komt maar langzaam vrij, in stromen van belletjes. Sluit de fles weer af, en het kooldioxide kan niet meer ontsnappen: de cola blijft zijn ‘prik’ houden. Natuurlijk niet voor altijd: er is altijd een beetje gas dat uit de fles lekt en na verloop van tijd bevat de cola geen kooldioxide meer en zit er dus geen prik meer in. Zo’n fles ‘platte’ cola smaakt nergens naar, maar heeft het soms wel degelijk nut om een ‘fles’ langzaam zijn prik te laten verliezen: als die ‘fles’ een duiker is!

Een duiker heeft hetzelfde probleem als iemand met een blikje frisdrank: hij wil absoluut geen belletjes!

Duiker onder druk

Een duiker staat onder nogal wat druk. Elke tien meter water boven zijn hoofd voegt namelijk één atmosfeer (de druk die de atmosfeer op het zeeniveau uitoefent) toe aan de druk op de duiker. Een duiker neemt dan ook perslucht mee naar beneden om te zorgen dat de waterdruk zijn longen niet in elkaar duwt. In zijn duikflessen zit lucht onder druk opgesloten. De duiker ademt lucht in die dezelfde druk heeft als de druk van het water om hem heen. De druk van de perslucht en die van het water heffen elkaar op. Daardoor klappen de longen van de duiker niet ineen als hij de diepte in gaat.

Perslucht brengt wel een probleem met zich mee: de duiker ademt lucht in die onder hoge druk staat. Die lucht bestaat voor zo’n 78 % uit stikstof en voor 21 % uit zuurstof. Onder hoge druk neemt het bloed van de duiker makkelijker stikstof op dan bij de normale luchtdruk op zeeniveau. Dat is op zichzelf niet ongezond; het wordt pas lastig als de duiker weer naar de oppervlakte zwemt. Met elke meter daalt de druk op zijn lichaam één tiende atmosfeer. Als de duiker te snel zwemt, vormen zich – net als bij een blikje cola dat wordt opengetrokken – belletjes in zijn lichaam. Die belletjes kunnen blijven steken in bloedvaten en weefsels. De belletjes zijn zeer pijnlijk en kunnen inwendige bloedingen veroorzaken: het is regelmatig voorgekomen dat er mensen aan overleden. Het verschijnsel staat in het Nederlands bekend als caissonziekte en in het Engels als decompression illness of als the bends, omdat mensen die er last van hebben zich voorover buigen om de pijn te verlichten.

Voorzichtig openen

Om caissonziekte te vermijden stijgen duikers na een diepe duik langzaam naar het oppervlak. De paar belletjes stikstof die zich nog steeds in hun bloed vormen worden via de longen afgevoerd. Soms is langzaam stijgen geen optie: als er iemand gewond raakt, of er door een ongeluk ineens niet meer genoeg lucht is bijvoorbeeld. Dan is snel stijgen de enige optie. Om caissonziekte te vermijden worden de met stikstof opgeladen duikers dan in een decompression chamber. In die kamer is de lucht op de druk gebracht die de duiker voor zijn snelle opstijgen voelde. Langzaamaan (in de loop van een paar uren, afhankelijk van de diepte waarvan de duiker omhoog kwam) wordt de druk omlaag geschroefd naar de normale luchtdruk.

Dit is een opvouwbare decompression chamber. bron: Sub Find

Te snelle drukwisselingen zijn dus niet goed voor een duiker. Net als een blikje frisdrank krijgt hij last van belletjes als de druk in zijn omgeving te snel daalt. Maar anders dan een blikje fris kun je een duiker niet schudden, waardoor hij nog meer last van de caissonziekte zou krijgen. Of toch wel? Al jaren denken mariene biologen dat sonar, in weze niets anders dan kleine drukgolfjes door het water, het oriëntatievermogen van dolfijnen en walvissen stoort. Hoe dat precies kon was nooit helemaal duidelijk, tot vorig jaar. Toen hield de Amerikaanse marine in de buurt van de Canarische Eilanden een oefening. Daarbij werd gebruik gemaakt van nieuwe zogeheten mid-frequente sonar.

Vier uur na het begin van de oefening spoelden de eerste dode walvissen aan. Onderzoekers ontleedden de dieren en zagen door het hele lichaam stikstofbelletjes. De walvissen hadden door de pijnlijke caissonziekte hun oriëntatievermogen verloren. Ze zwommen daardoor te dicht bij de kust en strandden. De biologen trekken ondertussen bij het Amerikaanse Congres aan de bel. Het Congres maakt zich juist nu op om over het gebruik van de nieuwe sonar te stemmen. Voor de walvissen is het te hopen dat gebruik van de mid-frequente sonar aan banden wordt gelegd.

Luchtfoto van een gestrandde potvis.