mars | 2014 | Anja Røyne

30. mars 2014
av anjaroyne 2 kommentarer

Frossenfiskfysikk

Jeg ville egentlig skrive om våren, men jeg får det ikke til. Våren er biologiens tid. Hva kan jeg si om knopper, trekkfugler eller følelsen av å løpe på tørre stier uten lue og ullsokker?

Jeg nøyer meg for øyeblikket med å nyte våren, og flytter fokus til dagens middag.

Som mange andre har vi et lager av frosne fiskefilleter i fryseren, som vi bruker til å tilberede den sedvanlige småbarnsfamiliematen. Supertrikset er å ta fisken ut av fryseren og legge den i kjøleskapet om morgenen. Da er den tint og klar til middag, samtidig som man sparer strøm fordi frossenfisken hjelper til med å kjøle ned kjøleskapet. Men, sløve som vi er, hender det ofte at vi må starte middagslagingen med helt frossen fisk.

Triks B er da å legge fisken i kaldt vann, og gjerne la vannet renne for å få det til å gå enda fortere. Varmt vann er fristende men dumt, for da kan man ende opp med fisk som er ferdig tilberedt utenpå og fortsatt frossen inni (jeg har prøvd). Men nok om det. Når jeg tiner fisken i kaldt vann skjer det alltid noe rart.

Først er fisken kald og helt hard.

Etter å ha ligget en stund i vann er den blitt litt mykere, men den er dekket med et ganske tykt lag med is.

Jeg har altså tint fisken, men laget ny is? Hvorfor i all verden? Vannet som er brukt er jo langt over frysepunktet. Jeg synes dette er like rart hver gang.

Det skyldes selvfølgelig ikke magi, og her er min hypotese for hva som skjer:

1. Fisken kommer fra fryseren, der temperaturen holder ned mot -20 grader. Der er alt vannet inne i fisken frossent.

2. Vannet inne i fisken inneholder mye salt og andre stoffer. Derfor er frysepunktet et godt stykke under null grader, akkurat som isen på veien smelter i kuldegrader når man strør på salt.

3. Når den kalde fisken kommer ned i det forholdsvis varme vannet, kjøler den ned vannet som ligger inntil overflaten. Siden fisken er langt under null grader kan det nærmeste vannet fryse til is.

4. Etterhvert blir fisken varmet opp så mye at den når smeltetemperaturen for vannet inne i fisken. Jeg vet ikke hva det er. La oss si det er minus fem grader. Nå vil temperaturen holde seg på minus fem inne i fisken helt til den er helt tint. Varmen som strømmer til fisken fra vannet omkring blir ikke brukt til å heve temperaturen, men til å smelte saltvann.

5. Rett utenfor fisken strømmer varmen fra det rene vannet of inn til fisken. Temperaturen kryper under null. Vannet på utsiden fryser til is, mens isen på innsiden smelter. Først når fisken er helt tint vil temperaturen inne i fisken komme over null grader, fisken vil slutte å stjele varme fra vannet på utsiden, og isen rundt fisken kan smelte.

Laget med is vil gjøre det vanskelig for varmen å komme seg inn i fisken. Derfor er det et godt triks å la vannet renne. Da vil man hele tiden tilføre nytt varmt vann, og islaget rundt fisken blir ikke så tykt.

Nå fikk jeg litt lyst til å stikke et termometer inn i fisken neste gang jeg skal tine fisk. Eller kanskje noen andre vil prøve? Hva er egentlig frysetemperaturen for laksefilleter?

23. mars 2014
av anjaroyne Legg igjen en kommentar

Historien gjentar seg

Pappa har ryddet på loftet og funnet denne fine brosjyren:

Hårsveisene er kanskje litt rare, men det var vel sånn det skulle være på 80-tallet. Brosjyren forteller:

For 10 år siden var hver tiende NTH-student jente. I dag er hver fjerde det. Men vi trenger enda flere! Menn og kvinner må delta på lik linje i arbeids- og samfunnsliv.
Jenter, vi må være med der avgjørelsene blir tatt! Teknologien styrer mye av utviklingen i landet vårt. Med en teknisk utdannelse kan DU delta.
Dessuten trenger vi jentenes ressurser. Ikke bare de faglige, men også de menneskelige. KOM IGJEN JENTER, TEKNOLOGIENS VERDEN VENTER!

Min mamma var ikke lenger student på 80-tallet, men hun er med i brosjyren allikevel:

«Bakgrunnen for mitt valg av yrke og utdanning, var at jeg likte fagene matte og fysikk på gymnaset. Valget falt på el.kraft på NTH, fordi jeg regnet med at den utdannelsen ville gi gode yrkesmuligheter», sier mamma. Jeg synes å huske at hun sa hun valgte sterkstrøm-linja fordi guttene i klassen forventet at hun skulle velge noe jentete.

Det er litt vemodig å se at hun «ønsket å ha muligheten til å bosette meg andre steder enn bare i sentrale deler av Østlandsområdet». Vi kom oss jo aldri ut av sentrale østlandsstrøk. Livet blir ikke alltid som man har tenkt, men det trenger ikke være en dårlig ting.

Jeg tror kjønnsstatistikken på studiene ser bedre ut nå enn for 30 år siden, men jeg sitter allikevel med en rar følelse av at den samme brosjyren kunne ha vært laget i dag, med bilde av meg, og med litt andre hårsveiser og mindre rar fargelegging.

19. mars 2014
av anjaroyne 4 kommentarer

Kveldsmatfysikk og hva det har med snøskred å gjøre

I familien vår har vi en stor, gjennomsiktig plastboks der vi blander Masse Rosiner Og Annet Snask Müsli med havregryn og andre sunneogkjedelige ingredienser. Når boksen er full spiser storebror gjerne fem porsjoner til kveldsmat, men han velger ofte brødskive med gulost når müsliboksen begynner å tømmes.

Er dette fysikk?

Selvfølgelig.

Om du rister på en boks med partikler (korn, nøtter, legoklosser, steiner eller hva som helst av andre harde ting som ikke klistrer seg fast i hverandre), vil etterhvert de største partiklene havne øverst. I fysikkverdenen kalles dette «The Brazil Nut Effect», fordi paranøttene (Brazil nuts), store som de er, alltid havner øverst i nøtteblandingen. Denne effekten gjør det kjedelig å spise den siste porsjonen i müslipakken, men den har nok større økonomisk betydning i fabrikken der müslien lages, der innholdet i hver pakke helst skal være det samme, og i en del andre industrisammenhenger.

Et fysikkproblem som både er matnyttig og industrirelevant får naturligvis stor oppmerksomhet, og etter kjapt søk i den største artikkeldatabasen i dag fant jeg 69 artikler om «Brazil nut effect» publisert siden 2001. Den siste i januar i år.

Så hva er det som skjer?

Jeg skal gi deg den enkle forklaringen: Når du rister på boksen, hopper først alle kornene litt opp, og så faller alle ned igjen. Når kornene faller ned, har de muligheten til å krype litt lengre ned enn der de startet fra, om det har åpnet seg opp et tomrom med riktig størrelse. Det skal ikke så mye til å få plass til et havregryn, men det er ganske usannsynlig at det åpner seg opp et hull på størrelse med en paranøtt. Derfor kan de små kornene snike seg under de store kornene for hvert rist, og de store kornene blir presset lengre og lengre opp, uten mulighet til å komme seg ned.

Hadde dette vært den fulle og hele forklaringen, så hadde det ikke vært publisert 69 fysikkartikler om dette siden 2001. Om du ønsker å vite mer om saken, kan jeg anbefale deg å lese Jostein Riiser Kristiansens sak om müslifysikk til frokost på kollokvium.no (jeg er altså ikke helt original når jeg skriver dette innlegget), der han går litt dypere inn i forklaringene. Du kan også trykke her for å se at noen har studert dette i «a simulated reduced gravity environment aboard an airplane».

Men hva med snøskredet? Masse partikler som fyker av gårde. Du er i trøbbel om du er en av dem. Hvis du har en stor ballong i sekken din som kan løses ut med en gasspatron, kan du bli så stor at du flyter opp som en paranøtt. Matnyttig og livsnyttig fysikk, intet mindre.

12. mars 2014
av anjaroyne 6 kommentarer

Knus, knas, knekk

«Ingen mat kan knuse», sa fireåringen i baksetet.

Det virket overbevisende, men jeg syntes ikke hun kunne ha rett sånn helt uten videre.

«Egg kan knuse», sa jeg.

Om man slipper et egg i gulvet, så mener jeg at det vil knuse. Men vanligvis knuser vi vel egentlig ikke egg. Jeg knekker egg når jeg vil ha ut det som er inni.

Vi kom ikke på så mange flere eksempler. «Knekkebrød», foreslo jeg. Men igjen så er det jo knekkebrød, ikke knusebrød. Jeg tror ikke knekkebrødet ville knuse om jeg mistet det i gulvet, men kanskje om jeg kjørte over det med en kontorstol.

Det er tydeligvis en forskjell på det å knuse og det å knekke.

Man kan for eksempel knekke en pinne i to. Det må bety at når noe knekker lages det bare en sprekk. Når noe knuser så går det i tusen knas. Det er ukontrollert og upraktisk i matlagingen.

Noen ting hverken knuser eller knekker, de bare bøyer seg.

Ting reagerer altså ganske så forskjellig på det å bli bøyd eller most eller dratt hardt i. Noen føyer seg og skifter form gradvis. Andre stritter i mot, helt til de plutselig brister med katastrofale følger. Jo mer kraft man må bruke for å få tingen til å endre form, jo mer voldsom blir gjerne reaksjonen. Ting som knuser, som glass, kan stå imot mye.

Kanskje knusetingene bare er for harde til å spises, sånn vanligvis?

«Vann kan knuse», sa passasjeren. «Jasså», sa jeg. «Hvordan da.»

«Hvis man heller det i et glass, og det blir skikkelig kaldt».

Poeng til baksetet. Is knuser omtrent like bra som glass, men er fortsatt greit å spise, siden det smelter i munnen.

Senere kom jeg på at jeg har knust både krumkaker og pepperkakehus, så jeg tror vi må ta opp temaet igjen nærmere jul.

9. mars 2014
av anjaroyne Legg igjen en kommentar

Lysende utsikter

Sol, vår og kvinnedag – for en helg!

Da jeg ble født var det ingen kvinnelige fysikkprofessorer i Norge. Den første, Anne Grete Hallberg Frodesen, ble ansatt ved Universitetet i Bergen i 1988. Nå er det 8 kvinner blant de fast vitenskapelig ansatte ved mitt institutt, og andelen stiger stadig.

Fredag disket Realfagsbiblioteket opp med damefest. Jeg startet dagen i kvinnepanelet på Abels Tårn med å snakke om hvor mange elefanter du potensielt kunne tenke deg å løfte med håret på hodet ditt (to stykker). Så føk jeg tilbake til labben for å forberede neste ukes krystallsprekkeksperiment, før jeg avsluttet med Girl Geek Dinner og nachspiel på bibliotekskontorene, der vi diskuterte hvordan flytende nitrogen best kan brukes i barnebursdager.

Da jeg gikk hjem under stjernehimmelen, var jeg fylt av beundring over alle de flotte damene jeg hadde møtt i løpet av dagen. Dette er stedet å være! Det er her det skjer. Som Kathrine Aspaas sa tidligere på dagen: Drømmedama før var beskjeden og imponert. Det nye kvinneidealet er bestemt og intelligent.

Undertegnede sammen med Norges kuleste fysikerinner, Selda Ekiz og Sunniva Rose. Bilde: Hilde Lynnebakken

Skal jenter velge realfag? For et spørsmål. Såklart!

2. mars 2014
av anjaroyne Legg igjen en kommentar

Kakaoeffekten

Du har sikkert prøvd å lage kakao, eller kanskje kaffe, ved å blande pulver og varmt vann i en kopp. Om du rører ut pulveret med en metallskje og lar den dunker mot siden av koppen mens du rører, kan du noen ganger høre at tonen i dunkelyden stiger mens du rører.

Hvorfor er det sånn?

Dette har selvfølgelig blitt besvart på skikkelig vis av en fysiker. Frank Crawford publiserte en artikkel i 1982 i American Journal of Physics med navnet «The hot chocolate effect». Effekten har også fått sin egen side på engelskspråklig Wikipedia, men ikke på norsk ennå, dessverre.

Kakaomusikk

Koppen med kakao oppfører seg som et musikkinstrument med en bestemt egenfrekvens. Egenfrekvensen til koppen avhenger av hva som er i den, og hvor mye som er i den. Om du dunker på koppen mens du heller vann oppi, vil tonen bli dypere desto fullere koppen blir. På samme måte lager en stor tromme dypere lyd enn en liten tromme, og kontrabassen har mye lengre strenger enn den lyse fiolinen.

Egenfrekvensen avhenger altså av hvor langt lyden må reise, men også av hvor lang tid den bruker på å reise. Om lyden går raskere, blir egenfrekvensen høyere og tonen lysere.

Hva som skjer i koppen

Når du skal lage kakao fra pulver, starter du med å varme opp vann. De fleste gasser liker seg ikke like godt i varmt som i kaldt vann. Det betyr at når du varmer opp vann som har vært kaldt, begynner den oppløste luften i vannet å få lyst til å komme seg ut. For å klare dette, må den lage bobler, og det er ikke gjort i en håndvending. Den vil helst ha noen passende overflater å begynne å bygge boblene sine på.

Dette får den, først når du heller vannet ned i din ikke helt perfekt glatte kopp, og dernest i massevis når du tilsetter kakaopulveret. Vips blir koppen fylt av ørsmå, glade bobler. Når du rører hjelper du boblene med å finne veien opp til overflaten og over i lufta.

Lydens hastighet i vann og luft

Hva har dette med lyden å gjøre? Lydens hastighet avhenger av hva den må reise gjennom. Lyd er trykkbølger. En forstyrrelse et sted forplanter seg gjennom systemet ved at molekyler dytter på hverandre.

Se for deg en stor idrettsplass som er rigget til for konsert med et kjent band. I begynnelsen står og går folk spredt rundt omkring på plassen. Om en snubler og faller, dytter han kanskje til en annen, som kanskje vakler litt før han treffer en til, og en til… men forstyrrelsen beveger seg ikke spesielt fort. Etterhvert kommer flere folk til, og når konserten er i gang, står tilhørerne trengt tett i tett sammen foran scenen. Når noen faller over hverandre bak, går det en bølge gjennom forsamlingen og de som står forrerst blir ganske raskt dyttet inn mot gjerdet.

Det siste er en lydbølge i vann. Det første er en lydbølge i luft. Lyden går raskere jo tettere og mer ordnet molekylene i stoffet sitter.

Kakaoeffekten

Når koppen nettopp har blitt fylt med varmt vann og pulver, blir lydbølgene bremset av alle de små boblene, noe som gir en lav tone. Etterhvert som boblene stiger opp og forsvinner blir det mindre luft og dermed høyere tone på dunkingen.

Du er forresten ikke nødt til å bruke pulver, det bør klare seg med varmt vann. Men materialet på både koppen og skjeen kan ha noe å si. Om vannet har kokt en stund, eller vært varmt lenge, kan det hende at mye av luften har unsluppet slik at effekten blir mindre. Prøv selv!

Anja Røyne

Fysiker

Månedlig arkiv: mars 2014