Vakuum grösser als 1bar erzeugen?

Stefan_33 · Gast

Meine Frage:
Hallo Zusammen

Ich stelle mir schon seit einigen Monaten diese eine Frage und niemand kann sie mir beantworten.
Folgendes:
5m Wassersäule = 0.5bar unten
5m Wassersäule = -0.5bar oben (richtig?)
10m Wassersäule = 1bar unten
10m Wassersäule = -1bar oben (oder eben auch 1bar Vakuum)

Nun: Das absolute Vakuum liegt bei 1bar Vakuum! (Theorie-Wert)

Was passiert jedoch wenn man mehr als 1 "bar" Vakuum erzeugt?

Meine Ideen:
Mann nimmt ein 20m lange Stahlrohr, macht oben und unten einen Kugelhahn ran, füllt es mit Wasser, macht den Kugelhahn oben zu und den Kugelhahn unten auf! ==> Was passiert?
Das Wasser will herausfliessen => folglich muss oben Luft nachströmen um das Volumen auszugleichen!
(gleiches Prinzig wie mit dem Glas Cola und dem Strohhalm! ;-) )

Wie gesagt: 20m Wassersäule = 2bar unten! ==> Aber wie viel Bar Vakuum oben?

(Natürlich muss man das Rohr unten in eine Badewanne o.ä. stellen, damit keine Luft durch die Öffnung unten, nach Oben gelangen kann!)

Freue mich auf eine befriedigende Antwort! ;-)

PhyMaLehrer · Anmeldungsdatum: 17.10.2010 Beiträge: 1085 Wohnort: Leipzig

Stefan_33 · Gast

Woher kommt denn die Luft die plötzlich über dem Wasser sein soll?
Die Luft hat auch irgendwo eine maximal und eine minimal Dichte!

Willi23 · Anmeldungsdatum: 07.02.2014 Beiträge: 174

Luft hat keine minimale Dichte. Mag sein, dass man hier auf der Erde mit den uns zur Verfügung stehenden Pumpen kein ideales Vakuum erzeugen kann aber der Grund dafür ist nicht, dass Luft eine minimale Dichte hat. Dichte ist ja schließlich nichts weiter als Anzahl an Teilchen pro Volumen. Und natürlich kannst du ein Volumen theoretisch beliebig leer machen, nur ist das Problem hier auf der Erde, dass du irgendwann nicht mehr verhindern kannst, dass Teilchen aus der Athmosphäre zurück in das Volumen strömen.

PhyMaLehrer · Anmeldungsdatum: 17.10.2010 Beiträge: 1085 Wohnort: Leipzig

jumi · Gast

abc-schütze · Anmeldungsdatum: 04.05.2021 Beiträge: 4

Das habe ich jetzt noch nicht ganz verstanden.
1. Warum baut ihr kein Manometer rein?
2. Das WASSER läuft nicht unten heraus, weil oben keine Luft ist. Da ist gar nichts, was sich ausdehnen könnte. Das ist wie im Wasserhahn, der ist voll Wasser und das läuft nicht heraus.
3. Wenn das Rohr oben zu ist, und unten in der Badewanne steht, läuft auch da nichts heraus. Nimm eine (durchsichtige) Flasche, fülle sie unter Wasser mit demselben, drehe sie herum und hebe die Flasche aus der Flüssigkeit, daß (mit Eszett) gerade noch die Spitze des Flaschenhalses in der Flüssigkeit ist.

Teile deine Beobachtung mit.
Nimm eine 20 Meter-Flasche und wiederhole das Experiment.

"Was ist Vakuum?"
"Warte, ich habe es im Kopf, aber ich komme nicht darauf.

gast_free · Gast

Diese Frage ist elementarphysik und lustig. Ersetzen wir die Wassersäule durch einen simplen Kolben. Es ist dasselbe Prinzip. Man hat oben am Zylinderkopf ein Ventil das geöffnet wird. Nun schiebt man den Kolben soweit in den Zylinder rein, bis er ganz drin ist und alle Luft oben durch das Ventil entweicht. Das Ventil wird geschlossen. Jetzt zieht man den Kolben wieder heraus. Welche Kraft ist erforderlich?

Es ist mindestens die Kraft aufzubringen, die von außen durch den Luftdruck auf den Kolben drückt.

Um den Kolben ein Stück Weg s zu bewegen ist die Arbeit W erforderlich.

Beispiel.

Kraft (Newton):

Arbeit (Joule):

Theoretisch ist der Raum zwischen dem Zylinderkopf und dem Ventil leer. Also Vakuum. Praktisch wird dies nicht passieren. Es werden gelöste Gasteilchen aus den Poren der Oberfläche der verwendeten Materialien in das "Vakuum" nachströmen. Ebenso hat fast jedes Material Mikrokapillaren durch die Gas nachsickert. Es ist technisch unglaublich anspruchsvoll in die Nähe des idealen Vakuums zu kommen. Tatsächlich ist es nicht erreichbar.

P.S. Beim Wasserbeispiel ist es noch schwieriger. Wasser hat einen relativ hohen Dampfdruck von 1228 Pa beim Raumtemperatur. Wir dieser Druck unterschritten beginnt das Wasser, auch bei Raumtemperatur, zu kochen und das "Vakuum" füllt sich mit Wasserdampf.

abc-schütze · Anmeldungsdatum: 04.05.2021 Beiträge: 4

In der Ausgangsfrage ging es nicht um Zylinder und Kolben, sondern um ein einfaches Rohr. Wasser rein, oben zu, unten auf. Plus in einer Badewanne stehend.
Die 1. Antwort war: es läuft zur Hälfte heraus und es bildet sich ein 10 m wasserfreier Raum.
Es sollte nicht an einem nicht vorhandenen Kolben gezogen werden. Ich habe es so aufgefasst, daß das die Schwerkraft erledigen soll.

gast_free · Gast