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Nachricht |
-Christian-
Anmeldungsdatum: 08.07.2006
Beiträge: 199
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 -Christian- Verfasst am: 25. Feb 2009 14:32 Titel: Schweredruck der Luft = Gasdruck = Luftdruck? |
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Hallo,
ich habe derzeit ein kleines Verständnisproblem zum Thema Luftdruck. Speziell geht es darum, wie dieser entsteht. Ich habe dazu die folgende Erklärung gefunden:
Der Luftdruck, den wir in einer bestimmten Höhe über dem Erdboden messen können, ist gerade die Gewichtskraft der Luftsäule, die auf einer Fläche in dieser Höhe lastet.
Nach dieser Erklärung ist der Lutdruck also gleich der Schwerdruck der Luft. Nun gibt es das bekannte Experiment, dass man ein Glas mit etwas Wasser füllt, ein Papier darauf tut und das Glas auf den Kopf dreht. Das Papier hält dann an diesem Glas, weil der äußere Luftdruck auf das Papier wirkt und der Druck im inneren des Glases (Schwerdruck des Wassers + Luftdruck in der Luftblase) diesen genau ausgleicht. Es gilt also:
(eine Beispielaufgabe zur Veranschaulichung findet sich zum Beispiel hier:
http://www.physikerboard.de/htopic,8232,luftraum.html)
Der Schwerdruck des Wassers kann durch die begrenzte, kleine Wassermenge nicht sehr groß sein. Im Vergleich zum äußeren Luftdruck wird er sogar sehr klein sein.
Nehmen wir Beispielsweise an, dass der äußere Luftdruck 100 kPa und der Schwerdruck des Wassers 2 kPa beträgt. Dann ergibt sich für den Luftdruck im inneren des Glases ein Wert von 98 kPa. (vgl. Link oben)
Der Luftdruck im inneren des Glases ist also etwas kleiner. Der Luftdruck innerhalb des Glases kann nun nicht mehr als Schweredruck erklärt werden, da die Luftsäule nicht mehr auf der Luftblase im inneren des Glases steht. Im inneren des Glases herscht nun also weniger der Schwerdruck der Luft, sondern der Gasdruck.
Nun zu meinen Problemen:
1.) Wie entsteht der Luftdruck denn nun? Ist es der Schwerdruck der Luft oder ist es der Gasdruck der Luft?
2.) Wieso ist der Luftdruck im inneren des Glases kleiner als außen? Wie kommt es zu der plötzlichen Absenkung?
Im Internet habe ich dazu leider nichts hilfreiches gefunden. Ich würde mich deswegen freuen, wenn mir jemand ein paar Denkanstöße geben würde!
Grüße
Christian |
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bottom
Anmeldungsdatum: 04.02.2009
Beiträge: 333
Wohnort: Kiel
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| bottom Verfasst am: 25. Feb 2009 15:54 Titel: |
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hallo,
zu frage 1:erst einmal eine kleine verständnisfrage: was genau meinst du mit gaasdruck und wie differenzierst du diesen vom Luftdruck? imho sind diese beiden identisch. Meinst du vielleicht den Druck der nach der kinetischen Gastheorie aus elastischen Stößen zwischen den Atomen entsteht?
meiner meinung nach kann man den Luftdruck (bzw. den druck eines Gases/ Gasgemisches) sowohl durch die gewichtskraft der Luftsäule als auch durch die kin. gastheorie erklären, quantitativ müssten die ergebnisse gleich sein.
| Zitat: | | Der Luftdruck innerhalb des Glases kann nun nicht mehr als Schweredruck erklärt werden, da die Luftsäule nicht mehr auf der Luftblase im inneren des Glases steht. |
Mit dieser aussage bin ich nicht ganz einverstanden. die Luft im glas hat eine masse, wird also von der erde angezogen. diese Gewichtskraft müsste imho dem druck entsprechen.
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edit: ich glaub ich hab dich missverstanden.
geht es dir darum, dass die Luft ausserhalb des glases das papier nicht mehr "runterdrückt" nachdem das glas umgedreht wurde?
falls du das meintest, bin ich mit der aussage aber immernoch nicht einverstanden 
du kannst das mit dem auftrieb im wasser vergleichen. das glas verdrängt eine bestimmte menge luft. die gewichtskraft der masse der verdrängten luft "drückt" nun von unten gegen das papier ("auftrieb"). So kannst du das vielleicht besser nachvollziehen.
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Die lösung auf deine zweite frage steht doch eigendlich schon in dem von dir verlinkten beitrag. hast du dir die formeln dort schonmal genau angeguckt? kannst du sie nachvollziehen?
| Zitat: | | Ich würde mich deswegen freuen, wenn mir jemand ein paar Denkanstöße geben würde! |
bin zwar selbst kein experte auf diesem gebiet, aber ich hoffe meine überlegungen helfen ein bisschen beim denken
gruß bottom |
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-Christian-
Anmeldungsdatum: 08.07.2006
Beiträge: 199
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| -Christian- Verfasst am: 25. Feb 2009 16:24 Titel: |
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Hallo bottom,
danke für deine Antwort. Aber ich glaube, dass ich noch ncht ganz deutlich machen konnte, worum es mir geht.
| bottom hat Folgendes geschrieben: |
zu frage 1:erst einmal eine kleine verständnisfrage: was genau meinst du mit gaasdruck und wie differenzierst du diesen vom Luftdruck? imho sind diese beiden identisch. |
Mit Gasdruck ist derjenige Druck gemeint, der durch die kinetische Gastheorie erklärt wird. Also als Stöße der Moleküle idealer Gase, ja.
| bottom hat Folgendes geschrieben: |
meiner meinung nach kann man den Luftdruck (bzw. den druck eines Gases/ Gasgemisches) sowohl durch die gewichtskraft der Luftsäule als auch durch die kin. gastheorie erklären, quantitativ müssten die ergebnisse gleich sein.
Mit dieser aussage bin ich nicht ganz einverstanden. die Luft im glas hat eine masse, wird also von der erde angezogen. diese Gewichtskraft müsste imho dem druck entsprechen. |
Nein, das gerade ist das Problem. Ein Beispiel:
| Zitat: | Bei einem Luftdruck von 100kPa fülle ich ein 12cm hohes, zylinderförmiges Glas bis zur Hälfte mit Wasser. Das ergibt eine Wasserhöhe von h = 6cm. Ich führe dann das oben beschriebene Experiment durch und erhalte folgende Resultate:
Schweredruck des Wassers:
Luftdruck im inneren des halbgefüllten Glases:
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Das Beispiel ist also ähnlich wie im Beispiel vom Link aus meinem ersten Post. Nun kann man leicht zeigen, dass der Schweredruck der 6cm hohen Luftsäule im Glas winzig ist, denn:
Das ist weit weg von den 99411 Pa. Schweredruck im Glas ist also nicht gleich dem Luftdruck im inneren.
Das führt zu dem Verständnisproblem, dass ich habe:
| -Christian- hat Folgendes geschrieben: | | 1.) Wie entsteht der Luftdruck denn nun? Ist es der Schwerdruck der Luft oder ist es der Gasdruck der Luft? |
1.) Wenn der Luftdruck im Glas nicht mit dem Schweredruck übereinstimmt, dann habe ich Probleme damit mir das für den auf der Erde vorherschenden Luftdruck vorzustellen.
Also: Wie entsteht der Luftdruck, den wir auf der Erde in unterschiedlichen Höhen messen können? Was hat der Schweredruck der Luft damit zu tun und was für eine Rolle spielt der Gasdruck der Luft (vgl. kinetische Gastheorie) dabei?
Meine zweite Frage bezieht sich nicht darauf, wie ich es berechne. Das ist mir inzwischen insoweit klar, dass sich der Druck außen (also die Kraft, die auf das Papier wirkt, welches die Glasöffnen abdeckt) und der Druck von innen (also die aus Luftdruck und Schweredruck des Wassers resultierende Kraft auf das Papier) ausgleichen müssen, sonst würde das Papier entweder abfallen oder in das Glas hineingedrück werden. Mein Problem ist aber:
| -Christian- hat Folgendes geschrieben: | | 2.) Wieso ist der Luftdruck im inneren des Glases kleiner als außen? Wie kommt es zu der plötzlichen Absenkung? |
Also was passiert mit dem 100kPa-Luftdruck, der im Glas nach dem einfüllen des Wassers herrscht, wenn ich das Glas abdecke und es umdrehe? Wie kommt es zu dem Druckabfall der Luftblase im Glasinneren?
Ich hoffe jetzt ist verständlicher, wo mein Problem liegt. Eine Idee dazu?
Grüße
Christian |
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-Christian-
Anmeldungsdatum: 08.07.2006
Beiträge: 199
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| -Christian- Verfasst am: 26. Feb 2009 17:36 Titel: |
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Hallo!
Hm ... ich dachte das Thema Luftdruck ist physikalisch schon gut abgehandelt.
Kann mir niemand auf die Sprünge helfen? Oder ist noch nicht klar, wo mein Verständnisproblem liegt?
Ihr würdet mir wirklich sehr helfen!
Grüße
Christian |
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