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HeisenZwerg
Anmeldungsdatum: 10.01.2017
Beiträge: 2
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 HeisenZwerg Verfasst am: 10. Jan 2017 18:56 Titel: Unterdruck und Überdruck |
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Meine Frage:
Hallo Zusammen,
Ich stehe gerade vor einer Frage auf die ich trotz Grübeln keine Antwort finden kann...
Sind die Kräfte die bei Über- und Unterdruck auf Materialien wirken wirklich die selben?
Ich kann einen Fahrradschlauch aus Gummi (!) ohne weiteres auf 1 Bar über Atmosphärendruck aufpumpen.
Schaut man sich jedoch wissenschaftliche Gerätschaften wie den LHC oder die LIGO-Röhren an, die ein Ultrahochvakuum erzeugen können, so stellt man dort fest, dass diese aus Zentimeter dickem Stahl gebaut sind. In ihnen müsste meines Wissens dann -1 Bar, bezogen auf Normaldruck, herrschen.
Und scheinbar wird das Material umso fester und dicker gewählt, je "stärker" das Vakuum ist. Die Vakuumglocke aus dem Physikunterricht besteht schließlich aus Glas und nicht aus Stahl 
Wäre diese Glocke auch zu einem Höchstvakuum fähig? Wirken bei +1 Bar und -1 Bar - Edit: natürlich bezogen auf Atmosphärendruck - dieselben Kräfte auf eine bestimmte Fläche?
Beste Grüße
Zuletzt bearbeitet von HeisenZwerg am 10. Jan 2017 19:35, insgesamt einmal bearbeitet |
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Auwi
Anmeldungsdatum: 20.08.2014
Beiträge: 602
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| Auwi Verfasst am: 10. Jan 2017 19:07 Titel: |
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"Unterdruck" im Sinne von "negativem" Druck gibt es nicht. Es gibt am Ende der Fahnenstange nur das absolut leere Volumen, leer von allen Teilchen.
"Unterdruck" bedeutet nur geringerer Druck als der zum Standard gewählte Druck. Deine Glasglocke aus der Schulzeit könnte natürlich das "absolute" Vakuum auch aushalten, wenn auch in der Praxis ihre Dichtung den Zustrom von aussen nicht absolut verhindern kann.
Auch die Betrachtung einer dicken Stahlwand als "absolut" undurchlässig ist eigentlich schon eine Fiktion, einmal ganz davon abgesehen, daß auch bestimmt einzelne Eisenatome aus der Wand ins Vakuum "verdampfen".
Und noch ein Nachtrag:
Einen Druck von -1 bar gibt es nicht. Wenn nur leerer Raum da wäre, dann betrüge dessen Druck 0 bar ! |
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Brillant
Anmeldungsdatum: 12.02.2013
Beiträge: 1973
Wohnort: Hessen
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| Brillant Verfasst am: 10. Jan 2017 19:18 Titel: Re: Unterdruck und Überdruck |
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| HeisenZwerg hat Folgendes geschrieben: | | Ich kann einen Fahrradschlauch aus Gummi (!) ohne weiteres auf 1 Bar über Atmosphärendruck aufpumpen. |
Vielleicht. Könnte auch sein, dass er platzt, wenn er nicht vom Mantel gestützt wird.
| HeisenZwerg hat Folgendes geschrieben: | | In ihnen müsste meines Wissens dann -1 Bar, bezogen auf Normaldruck, herrschen. |
Ja. Normaldruck ist 1 bar und wenn du 1 bar abziehst, hast du 0 bar, aber nicht etwa -1 bar.
| HeisenZwerg hat Folgendes geschrieben: | | Und scheinbar wird das Material umso fester und dicker gewählt, je "stärker" das Vakuum ist. |
Nöö, das stärkste Vakuum muss auf der Erdoberfläche gegen 1 bar geschützt werden. Stärker kann ein Vakuum nicht werden.
| HeisenZwerg hat Folgendes geschrieben: | | Die Vakuumglocke aus dem Physikunterricht besteht schließlich aus Glas und nicht aus Stahl ;) |
Eine Kuppel, egal aus welchem Material, kann wesentlich mehr Druck von außen vertragen als von innen. Möglich, dass die Glocke platzt, wenn du sie mit +1 bar aufbläst.
| HeisenZwerg hat Folgendes geschrieben: | | Wäre diese Glocke auch zu einem Höchstvakuum fähig? Wirken bei +1 Bar und -1 Bar dieselben Kräfte auf eine bestimmte Fläche? |
Ja. Ja. Aber gegen die Kraft von innen ist die Glocke nicht so widerstandsfähig. |
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HeisenZwerg
Anmeldungsdatum: 10.01.2017
Beiträge: 2
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| HeisenZwerg Verfasst am: 10. Jan 2017 19:27 Titel: |
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Da hab ich mich wohl doof ausgedrückt, dass ein Druck <0 Bar nicht möglich ist ist mir bewusst ... 
Von Diffusion und "Verdampfungseffekten" einzelner Atome können wir der Einfachheit halber auch absehen
Sprich -1 Bar und +1 Bar - bezogen auf Atmosphärendruck! - liefern mir die selben Kräfte auf eine definierte Fläche?
Grüße HeisenZwerg |
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Brillant
Anmeldungsdatum: 12.02.2013
Beiträge: 1973
Wohnort: Hessen
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| Brillant Verfasst am: 10. Jan 2017 20:10 Titel: |
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| HeisenZwerg hat Folgendes geschrieben: | | Sprich -1 Bar und +1 Bar - bezogen auf Atmosphärendruck! - liefern mir die selben Kräfte auf eine definierte Fläche? |
Ja. Der Druck von 1 bar wirkt mal von der einen, mal von der anderen Seite. Nun kommt es auf die Stärke und Formgebung der Fläche an, ob sie dem Druck von innen oder außen gleichermaßen standhält.
Es kommt auf die Richtung an, in der der Druck angreift. Ein Kartenhaus ist von oben recht stabil, aber von der Seite kannst du es mit einem leichten Windhauch einstürzen lassen. |
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hansguckindieluft
Anmeldungsdatum: 23.12.2014
Beiträge: 1212
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| hansguckindieluft Verfasst am: 10. Jan 2017 20:31 Titel: |
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Ein Behälter unter Außendruck wird durch "Beulen" versagen, lange bevor eine max. zulässige Spannung überschritten wird. Nimm z. B. eine Plastikflasche und drücke sie unter Wasser. |
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Brillant
Anmeldungsdatum: 12.02.2013
Beiträge: 1973
Wohnort: Hessen
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| Brillant Verfasst am: 10. Jan 2017 21:26 Titel: |
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| hansguckindieluft hat Folgendes geschrieben: | | Ein Behälter unter Außendruck wird durch "Beulen" versagen, lange bevor eine max. zulässige Spannung überschritten wird. Nimm z. B. eine Plastikflasche und drücke sie unter Wasser. |
Interessante Gegendarstellung. Worauf kommt es an, ob ein Körper (Glasglocke, Plastikflasche, ...) widerstandsfähiger ist gegen Außendruck (Implosion) oder Innendruck (Explosion)? |
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hansguckindieluft
Anmeldungsdatum: 23.12.2014
Beiträge: 1212
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| hansguckindieluft Verfasst am: 11. Jan 2017 08:10 Titel: |
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Ob ein Behälter durch Beulen versagt, oder nicht, hängt von der Dickwandigkeit des Behälters und von den Materialeigenschaften ab.
Darüberhinaus gibt es Materialien, die zwar Druckspannungen gut aushalten können, aber keine Zugspannungen ertragen (z. B. Beton). |
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