Proef van Tyndall (smeltend ijs)

Kijk hoe deze draad langzaam door het ijs snijdt!

Werking:
Een dunne draad met twee gewichten er aan hangt over een ijsblok heen. Onder invloed van de zwaartekracht snijdt het draadje door het ijs heen. Maar… ligt het ijsblok daarna in tweeën???

1. Waarom snijdt het dunne draad door het ijs heen?
2. Waarom wordt het ijsblok niet in tweeën gespleten?

Hint bij dit experiment:
Probeer na een tijdje het draadje omhoog te tillen. Beantwoord hierbij vraag 2.

Bouwtips: neem een niet al te dik blok ijs. Want dan duurt het smelten te lang. Ideaal is een staaf ijs van 3x3cm doorsnede. Maak de opstelling hoog genoeg zodat de blokken tussentijds niet de bodem raken.

Als het blok ijs net uit de vriezer komt, is het nog ‘knapperig’. Het zou dan makkelijk doormidden kunnen breken als je het meteen vol belast. Begin daarom met een kleine overspanning. Later, tijdens de proef kun je de overspanning flink vergroten.

Theorie:
De metalen draad geleidt warmte erg goed. Zo brengt de draad de warmte van het lokaal tot in het ijs. Daarom smelt het ijs bij de draad sneller dan elders.

Oops, na het zien van Veritasiums youtube-filmpje heb ik deze woorden gauw doorgehaald. Het gaat niet om warmtegeleiding. Nee, Tyndall's experiment laat zien dat door verhoging van druk het smeltpunt van ijs verschuift.

De draad is heel dun en er hangen flinke gewichten aan de draad. Hierdoor wordt de druk tussen die de draad uitoefent op het ijs erg hoog. Door deze hoge druk gaat het smeltpunt van het ijs omlaag en smelt het ijs onder de draad. Boven de draad is geen druk, dus daar bevriest het gesmolten water weer.

Uiteindelijk snijdt de draad helemaal door het blok en vallen de gewichten naar beneden. Maar omdat het ijs boven de draad weer aan elkaar is gevroren, zal het blok niet doormidden breken.

Grappige bijkomstigheden:
Tijdens het experiment zal één van beide gewichten telkens verder naar beneden zakken dan de ander dan zal daarbij de bodem raken. Hoe komt dat??? 2 gewichten zijn nooit aan elkaar gelijk, en het oppervlak dat hen draagt is letterlijk spiegelglad. Het zwaarste gewicht zakt daarom. Indien de gewichten wel akelig nauwkeurig aan elkaar gelijk zijn: bedenk ook: het gewicht van het draadje telt ook mee. Daar waar het gewicht lager hangt en de draad dus langer is, is het gewicht groter.

Opvallend aan het ijsblok is zijn vorm: in het midden is hij veel dikker. Hoe kan dat?

Veritasium voerde dit experiment uit in een warme omgeving waardoor je de schijn dat het doorsnijden ook of mede kan worden veroorzaakt door warmtegeleiding, niet helemaal wegneemt. Naar mijn mening dient dit experiment te worden uitgevoerd in een omgeving waar de temperatuur bijvoorbeeld -5 °C is. in een lege vrieskist bijvoorbeeld.

Een andere oplossing is om voor de draad een materiaal te kiezen dat warmte niet zo goed geleidt...