hallo ihr da,
ich (als nicht-physiker) hab da mal ne frage (wer haette es gedacht). ein kollege von mir sagt, es ist physikalisch nicht möglich mit einer pumpe wasser aus einem brunnen, tiefer als 8 meter, zu pumpen. ab dieser tiefe werde kein wasser mehr gefördert, sondern es wird ein vakuum gesaugt. erklären kann er es aber nicht.
gibt es da eine grenze, bzw. wie erklärt sich der sachverhalt???
danke,
ernie
Hallo ernie,
die theoretisch maximal moegliche Ansaughoehe liegt bei ca. 10m.
Um das zu verstehen muss man etwas andersherum denken: nicht das Vakuum saugt das Wasser hoch, sondern der Aussendruck (ca. 1 bar) drueckt das Wasser im Schlauch nach oben, da im Schlauch weniger Druck herrscht als aussen.
Je nach Groesse der Differenz zwischen Innendruck und Aussendruck wird das Wasser unterschiedlich hoch gedrueckt. Dabei gilt fuer Wasser: pro Meter ist 0,1 bar Druckdifferenz noetig. Da der Aussendruck bei 1 bar liegt, innen nicht weniger als 0 Bar herrschen koennen, ist die Maximale Druckdifferenz 1 bar was einer Hoehe von 10 m entspricht.
Oder anders: Der Athmosphaerendruck liegt bei 1 kg/qcm (die Physiker moegen mir die Einheit verzeihen). Eine 10 m hohe Wassersaeule von 1cm x 1cm wiegt 1kg. Das heisst, der Atmosphaerendruck kann das Wasser gerade 10m hoch drueken.
Gilt alles aber nur auf Meereshoehe, im Gebirge ist der Luftdruck geringer und damit die maximal moegliche Ansaughoehe.
Niels
Hallo Niels,
da muß ich Dir leider aufs heftigste widersprechen. Selbstverständlich kann man mit einer Pumpe einen gewaltigen Unterdruck erzeugen, mit dem man eine Flüssigkeit fördert. Denk z.B. an einen geschlossenen,starren Behälter, aus dem Du rauspumpst. Wenn die Pumpe mitspielt, kannst Du ein schönes Vakuum produzieren, indem die Flüssigkeit rausgesaugt wird. Der Druck im Behälter ist in diesem Fall kleiner als der Außendruck, gegen den Du druckseitig förderst. Es drückt also nix, es saugt. Trotzdem hast Du mit den 10 m recht. Das liegt aber daran, daß Wasser bei 20°C und 1 bar Druck einen Dampfdruck von 0,02337 bar hat. Wenn Du also eine Wassersäule von 10 m Höhe angesaugt hast, so wird Dir das Wasser an der Oberfläche verdampfen, du pumpst sozusagen heiße Luft und es geht nix mehr. Dem kann man aber abhelfen, indem man eine Tauchpumpe verwendet. Mit so einem Ding kann man praktisch unbeschränkte Förderhöhen erreichen, da man drückt und nicht saugt.
Viele Grüße, Hannes
Hallo Hannes,
da muß ich Dir leider aufs heftigste
widersprechen.
Das darfst Du gerne, trotzdem stimmt meine Darstellung!
Selbstverständlich kann
man mit einer Pumpe einen gewaltigen
Unterdruck erzeugen, mit dem man eine
Flüssigkeit fördert.
Deine physikalisch sehr präzise Angabe eines „gewaltigen Unterdrucks“ entspricht im günstigsten Fall einem Vakuum d.h. 0 bar. Und genau so habe ich das auch gesagt. Das ist der Wert, den man theoretisch erreichen kann, darunter geht nichts.
Denk z.B. an einen
geschlossenen,starren Behälter, aus dem
Du rauspumpst.
Bei einem geschlossenen Behälter betrachtet man die Druckdifferenz zwischen dem Druck im Schlauch und dem im Behälter (welcher dann den von mir angegebenen Aussendruck ersetzt).
Wenn die Pumpe mitspielt,
kannst Du ein schönes Vakuum
produzieren, indem die Flüssigkeit
rausgesaugt wird.
Das „schöne Vakuum“ sind wiederum 0 bar.
Der Druck im Behälter
ist in diesem Fall kleiner als der
Außendruck, gegen den Du druckseitig
förderst.
Der Außendruck (Atmosphärendruck) ist in diesem Fall auf der Druckseite der Pumpe und spielt bei der Betrachtung keine Rolle. Für die Ansaughöhe ist der Druck im Schlauch und der Druck im Gefäss ausschlaggebend.
Es drückt also nix, es saugt.
Es drückt hier sehr wohl der im Gefäss herrschende Druck das Wasser in den niedrigeren Druck im Schlauch.
Trotzdem hast Du mit den 10 m recht.
Die 10 m gelten aber nur für mein Beispiel eines offenen Gefäßes, bei dem der Atmosphärendruck auf das Wasser wirkt (was ja auch der Hintergrund der ursprünglichen Frage war). Bei Deinem Beispiel mit dem geschlossenen Gefäß, in dem ein vergleichsweise niedriger Druck herrscht, ist die theoretisch zu erreichende Ansaughöhe geringer, sie beträgt wie gesagt ungefähr 1 m pro 0,1 bar Druckdifferenz zwischen Schlauch und Gefäß.
Das
liegt aber daran, daß Wasser bei 20°C und
1 bar Druck einen Dampfdruck von 0,02337
bar hat. Wenn Du also eine Wassersäule
von 10 m Höhe angesaugt hast, so wird Dir
das Wasser an der Oberfläche verdampfen,
du pumpst sozusagen heiße Luft und es
geht nix mehr.
Dass das Wasser auf Grund des im Schlauch herrschenden Unterdrucks verdampft stimmt. Das bewirkt am Ende, dass die praktisch zu erreichende Ansaughöhe immer geringer ist als die theoretische. Bei welcher Höhe dieser Punkt erreicht wird, hängt aber wie oben geschildert vom Druck auf die Flüssigkeit ab, sei es nun der Druck in einem geschlossenen Gefäß oder der Atmosphärendruck in einem offenen. Heiß ist dieser Dampf allerdings nicht, aber durch die Verdampfung wird das Wasser kälter.
Dem kann man aber
abhelfen, indem man eine Tauchpumpe
verwendet. Mit so einem Ding kann man
praktisch unbeschränkte Förderhöhen
erreichen, da man drückt und nicht saugt.
So isses!
Gruß, Niels