Steekvlam zonder ontploffing

Voor onderhoudende experimenten heb je niet per se een groot laboratorium nodig. Met een zeef kan zien hoe de veiligheidslamp werkte die mijnontploffingen moest voorkomen.

Hemingway wist het al: als je maar lang genoeg doorvertelt, loopt ieder verhaal slecht af. Daarom is het misschien een goed idee om het verhaal van de davylamp, de eerste functionele veiligheidslamp voor mijnwerkers, in omgekeerde volgorde te vertellen, van de onbedoelde tragische gevolgen terug naar het optimistische idee dat wetenschap ieder probleem kan oplossen.

Het verhaal van de davylamp eindigt met een stijging van het aantal mijnrampen. De veiligheidslamp, uitgevonden door de Engelse scheikundige en dichter Sir Humphry Davy (1778-1829), was namelijk zo goed in het voorkomen van mijngasexplosies dat eigenaren steeds diepere mijnen openden en schachten exploiteerden die eerder door het mijngas te gevaarlijk waren.

Mijngas (methaan, CH₄) werd door Engelse mijnwerkers fire-damp genoemd en fatale vuurdampexplosies waren in de vroege negentiende eeuw, toen er nog bij kaarslicht gewerkt werd, aan de orde van de dag. De directe aanleiding voor de ontwikkeling van de veiligheidslamp was een explosie in 1812 in Felling Colliery, waarbij 92 mijnwerkers om het leven kwamen – de jongste niet ouder dan acht jaar.

Na de ramp in Felling werd een officiële onderzoekscommissie ingesteld. En Humphry Davy werd gevraagd om een veilige lichtbron te ontwikkelen. Er waren twee goede redenen om Davy te vragen. In de eerste plaats werd hij na zijn ontdekking van chloorgas gezien als de belangrijkste autoriteit op het gebied van gassen. In de tweede plaats was Davy beroemd.

Hij stond op goede voet met romantische dichters als Percy Shelley en Lord Byron, publiceerde zelf gedichten en had door zijn wetenschappelijke voordrachten de status van een hedendaagse rockster – zijn lezingen bij de Royal Society in Albemarle Street waren zo populair dat eenrichtingsverkeer ingevoerd werd om de verkeerschaos in goede banen te leiden. (Voor de pubquiz: Albemarle Street was de eerste eenrichtingsverkeerstraat ter wereld.)

Davy en zijn jonge assistent Michael Faraday werkten dag en nacht aan het bedenken, bouwen en uitproberen van prototypes. (Zijstraat: toen Faraday zijn leermeester wetenschappelijk voorbij dreigde te streven, verzuurde hun relatie. Zo erg zelfs dat Davy hem op een bepaald moment adviseerde om bij een experiment kaliumchloraat te mengen met zwavelzuur, een proef waarvan hij wist dat het tot een ontploffing kon leiden. Faraday liep bij de explosie ernstige verwondingen op in zijn gezicht.) In oktober 1816 testten de twee hun eerste effectieve model: een kaars omgeven door een koker van fijnmazig metaalgaas (784 openingen per inch). Hoe ze ook probeerden, hoeveel vuurdamp ze ook langs de kaars lieten stromen, er volgde geen explosie. Als het gas de vlam bereikte, begon die iets hoger en iets blauwer te branden - dat was alles.

Dat kun je uitproberen met een metalen keukenzeef, tape en een waxinelichtje. Voor je begint: binnenshuis knutselen met gas en kaarslicht is vrijwel nooit een goed idee. Verwondingen en woningbrand liggen op de loer. Lees voor je begint de disclaimer en knoop in je oren dat je eigen veiligheid je eigen verantwoordelijkheid is.

Zet het brandende waxinelichtje op een vuurvaste ondergrond onder de zeef en plak de randen van de zeef met duct-tape zorgvuldig vast. Laat nu met een bunsenbrander of een butabrander gas langs de zeef stromen. Onder de zeef komt het met een flinke steekvlam tot ontbranding, maar het metalen gaas van de zeef verspreidt de warmte, waardoor de temperatuur aan het oppervlak niet boven de 188 graden komt – de ontbrandingstemperatuur van methaan. Daardoor gebeurt buiten de zeef niks.

Auteur: Ernst Arbouw