Schwimmt ein volles Weinfass oder nicht

Wissenschaft Physik
#1

Hallo Leute,
wir haben da eine kleine Diskussion und keiner hat so eine richtige gute Erkläung dafür.

Ein volles Weinfass fällt in den Nekar.
Wir sind uns einig daß es schwimmt, aber warum ?
Weil die Dichte von Holz geringer ist oder wegen des auftriebs ?

Und was pasiert wenn die Flüssigkeit im Fass wasser ist ?

Und wenn was wenn der Behälter aus Stahl ist ?

Kann uns jemand so eine richte und gute Erklärung geben, und zwar so daß unsere Ing. daß auch verstehen können.
Danke und das mit den Ing. ist wohl eine Ausnahme bei uns hier.
cu
buko

-)

#2

Ein Körper (zB. Weinfass samt Inhalt) schwimmt genau dann, wenn seine Dichte (=Masse pro Volumen) kleiner ist als die des Wassers.

Diese (mittlere) Dichte des Fasses ergibt sich aus den Dichten und Mengen des Faßmaterials (Holz/Alu/Stahl…) und des Inhalts (Wasser/Wein/Bier…).

Die mittleren Dichte des Fasses läßt sich einfach bestimmen: Messe das (äußere) Volumen des Fasses (Va) [zB. Hersteller fragen oder Faß in eine randvolle Wanne mit Wasser tauschen und messen, welches Volumen Wasser überläuft] und die Masse (M) [wiegen]. Die Mittlere Dichte D = M/Va (Einheit kg/l).

Die Dichte von Wasser ist etwa 1 kg/l. Ist D 1 ist.

In der Hoffnung, das dies auch eure Ing’s verstehen…

Gruß
Jochen

#3

Hi Buko,

Ein volles Weinfass fällt in den Nekar.
Wir sind uns einig daß es schwimmt, aber warum ?
Weil die Dichte von Holz geringer ist oder wegen des auftriebs
?

Beides ist richtig ! Nach Archimedes ist die Auftriebskraft, die Kraft welche die Gewichtskraft des verdrängten Wassers ersetzt. D.h. wenn du 1dm^3 Wasser verdrängst erzeugst du damit eine Auftriebskraft von 9,81m/s^2 * 1kg. Im Gegenzug hat dein Holzfass eine Gewichtskraft die es nach unten zieht. Das Fass schwimmt dann, wenn die Gewichtskraft des gesamten Fasses kleiner/gleich ist als die Auftriebskraft. In der Realität stellt sich ein Gleichgewicht zwischen Auftrieb und Gewicht ein, welches die Eintauchtiefe wiederspiegelt.

Und was pasiert wenn die Flüssigkeit im Fass wasser ist ?

Es ändert sich die Gewichtskraft des Fasses, der Auftrieb bleibt gleich. Da Wasser ein wenig schwerer als Wein ist, wird sich zwangsläufig auch die Eintauchtiefe ändern.

Und wenn was wenn der Behälter aus Stahl ist ?

dito wie oben.

Kann uns jemand so eine richte und gute Erklärung geben, und
zwar so daß unsere Ing. daß auch verstehen können.
Danke und das mit den Ing. ist wohl eine Ausnahme bei uns
hier.

Die Erklärung kam von einem Ingenieur, war sie gut genug ? :wink:

Unn wech, Ingo

#4

Gab’s da nicht mal sowas?

Hey Jo!

Wein hat etwa die Dichte von Wasser
(durch die gelösten Substanzen ein ganz klein wenig mehr).

Durch den Alk (ca 12%), der eine geringere Dichte hat als Wasser, dürfte Wein IMHO leichter sein.

Grüße
HylTox

#5
  1. Beim Holzfass (vollständig aus Holz), das voll Wein ist, hängt alles von der Dichte des Holzes und des Weines ab.

Beide Dichten sind vermutlich geringer als die des Wassers.

Also schwimmt das Fass. Allerdings befindet sich der grösste Teil unter Wasser, weil die Dichte des Gesamtsystems nur wenig kleiner ist als die des Wassers. Und das was oben herausschaut einschliesslich des Weines, muss ja von der Dichtedifferenz unterhalb der Wasserlinie getragen werden. Vermutlich sieht man nicht viel mehr als bei einem Krokodil.

  1. Wenn das Fass aus Stahl ist, hängt das Schwimmverhalten von der Dichte des Stahls (vermutlich einiges grösser als die Dichte von Wasser) sowie von der Dichte des Weines ab. Weiterhin kommt es auf das Masseverhältnis bzw. das Volumenverhältnis von Wein und Fass an, aus dem sich dann die Dichte des Gesamtsystems ergibt.

Je nachdem, ob der Auftrieb durch den (wahrscheinlich) leichteren Wein oder die Schwerkraft des Fasses (schwerer als Wasser) überwiegt, schwimmt, schwebt oder sinkt das Fass.

In ganz seltenen Grenzfällen kann noch die Umgebungstemperatur entscheidend sein (unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten von Wein, Fass und Wasser könnten dann das Dichteverhältnis des Gesamtsystems Fass + Wein im Vergleich zum Wasser entscheidend verändern; ich habe aber nicht nachgerechnet, ob ein solcher Fall wirklich möglich ist).

Torsten

[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]

#6

Re^3: Vorsicht mit Schätzungen!!! :wink:
Hi HylTox,

Durch den Alk (ca 12%), der eine geringere Dichte hat als
Wasser, dürfte Wein IMHO leichter sein.

Jo hat mit seiner Vermutung recht, Wein ist üblicherweise etwas schwerer als Wasser (meist so um die 1,03 bis 1,05) weil noch Zucker und andere relativ ‚schwere‘ Bestandteile gelöst sind, die die geringere Dichte des Alks kompensieren.

unter

http://leo-kuebler.de/prodeu/Kellereiartikelliste.pdf

findest Du auf Seite 3 einen Satz Aräometer, die bei 0,98 beginnen, aber bei 1,08 g/ml enden.

Gandalf

#7

Hi Gandalf,

Jo hat mit seiner Vermutung recht, Wein ist üblicherweise
etwas schwerer als Wasser (meist so um die 1,03 bis 1,05) weil
noch Zucker und andere relativ ‚schwere‘ Bestandteile gelöst
sind, die die geringere Dichte des Alks kompensieren.

Das hätte ich nicht gedacht, daß diese Anteile so schwer sind, allerdings ist ja auch in Wasser einiges gelöst - da käme es wohl auch noch drauf an, an welcher Stelle (Quelle --> Mündung) man das Faß einwirft.
BTW: Im Nekar wird es bestimmt nicht schwimmen, vielleicht liegt hier dei Lösung des Problems.
SCNR

Grüße
HylTox

#8

Hi,

Das hätte ich nicht gedacht, daß diese Anteile so schwer sind,
allerdings ist ja auch in Wasser einiges gelöst - da käme es
wohl auch noch drauf an, an welcher Stelle (Quelle -->
Mündung) man das Faß einwirft.

Ich glaube, die Konzentrationen von in (nomale, verhältnismäßg unbelasteten) Flußwasser gelösten Stoffen (wohl haupts. Salze) sind sehr gering und fallen im Vgl. zu Bier/Wein/usw. nicht ins Gewicht.

Wenn’s aber knapp ist, kann die Temperatur entscheidend sein, da die Dichte von Wasser abhängig ist von der Temperatur… aber warum sollte man auch im Hochsommer ein auf 4°C gekühltes Faß Bier in den Fluß werfen ??? Dann doch lieber gleich trinken oder in feuchte Tücher wickeln und in die Sonne stellen.

BTW: Im Nekar wird es bestimmt nicht schwimmen, vielleicht
liegt hier dei Lösung des Problems.

Ich steh auf der Leitung… ???

Grüße
Jochen

#9

… weiß ich nicht, der Fluß heißt jedenfalls Ne c kar!

Grüße und schönes WE
HylTox