Wetenschap: Waarom stof dwarrelt en water plenst

Professioneel Schoonmaken 1/2, 2011

Een verschil tussen mens en muis is het kleinere specifieke mensoppervlak, wat gunstig is voor onze levensverwachting. Ook de schoonmaak laat zien dat grootte er echt toe doet: waarom zijn hoge ladders niet gevaarlijk voor stofdeeltjes maar wel voor glazenwassers?

Het blijft een onaangename ervaring voor de huisman: hoe professioneel de schoonmaak ook is, er blijft altijd stof in de lucht zweven. Doe de gordijnen maar eens bijna dicht zodat er net een kier zonlicht wordt binnengelaten: in het zonlicht dwarrelen altijd stofdeeltjes.

Clean house

Het stofvrij houden van een huis is onbegonnen werk. Daarvoor zijn vergaande maatregelen nodig die bij de fabricage van halfgeleiders of geneesmiddelen worden getroffen: met een speciaal pak en masker moet je door een sluis naar een clean room. Wil je niet in een soort ruimtepak in een clean house wonen, dan moet stof helaas worden geaccepteerd.

Stof

Maar waarom is stofvrij houden eigenlijk zo moeilijk? Waarom zakt gewoon niet al het stof door de zwaartekracht naar de grond zodat het kan worden opgezogen? Volgens het experiment met het bijna gesloten gordijn, blijft een deel van het stof ronddwarrelen.
Doen we het gordijn weer open, dan zien we in ons land meestal regendruppels die door de zwaartekracht kennelijk wel recht naar beneden vallen.

Zwaartekracht

Voor de hand ligt de conclusie dat dit komt omdat waterdruppels veel zwaarder zijn dan stofdeeltjes. Maar gewicht van druppels of deeltjes is enkel de helft van de verklaring; de andere helft is hun oppervlak. De zwaartekracht trekt aan het gewicht van een stofdeeltje en dat gewicht is evenredig met het volume. Een luchtstroom werkt in op het oppervlak van het stofje. Dus de competitie tussen volume en oppervlak bepaalt of de zwaartekracht wint, of de lucht.

Specifiek oppervlak

Het oppervlak per gram, ook wel het specifiek oppervlak genoemd, neemt toe naarmate voorwerpen kleiner zijn. Voorbeeld: stofdeeltjes van eenduizendste millimeter groot hebben een specifiek oppervlak van maar liefst twee vierkante meter per gram. Dus lucht blaast tegen een oppervlak van twee vierkante meter, terwijl de zwaartekracht maar trekt aan één gram. Die verliest daardoor van het kleinste zuchtje wind zodat in huis altijd stofdeeltjes rondzweven. Voor regendruppels is het specifiek oppervlak veel kleiner, en wint de zwaartekracht.

Glazenwasser

Specifiek oppervlak is ook van groot belang voor mens en dier. Het verklaart bijvoorbeeld waarom een hoge trap voor een glazenwasser veel gevaarlijker is dan voor een muis: per gram vallend muizengewicht is de luchtweerstand groot, en de impact van de val klein.

Maar een muizenafmeting heeft ook een ernstig nadeel. In een zoogdierenleven slaat het hart in totaal een paar miljard keer. Gelukkig voor ons slaat het hart langzamer naarmate een zoogdier groter is. Voor muizen is de koek dus gemiddeld veel eerder op dan voor mensen. Als de glazenwasser een beetje oppast met die trap, zal hij ouder worden dan de muis die na zijn val de dans nog ontsprong.

Prof. dr. A.P. Philipse
Hoogleraar Fysische en Colloidchemie aan de Universiteit Utrecht

Reageren?