Druck p

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Wie funktioniert Druck eigentlich genau? (CC Andy Wright)

Der Druck ist ein Maß für den Widerstand, den Materie einer Verkleinerung des zur Verfügung stehenden Raumes entgegensetzt. Druck ist eine intensive, skalare physikalische Größe mit der SI-Einheit Pascal. Das übliche Formelzeichen p lehnt sich an das englische Wort für Druck (englisch pressure) an.

Druck kann in den meisten Fällen mit dem Quotienten aus Kraft F und Fläche A gleichgesetzt werden

p = \frac{ F }{A}.

Genauer gesagt ist F der Betrag der Kraft, die senkrecht auf die Bezugsfläche mit Flächeninhalt A wirkt.

Verschiedenste Einheiten machen die Druckbezeichnung kompliziert und unübersichtlich.

Hier eine Zusammenstellung, der möglichen Druckangaben und die entsprechenden Umrechnungsfaktoren:

Einheit Druck
Pascal 1,0 Pa
Bar 1,0 x 10-5 bar
Millibar 0,01 mbar
Hektopascal 0,01 hPa
Torr 0,0075006 Torr
Millimeter Quecksilbersäule 0,0075006 mm Hg
Meter Wassersäule 0,000101972 m WS
Millimeter Wassersäule 0,101972 mm WS
Physikalische Atmosphäre 9,869 x 10-6 atm
Technische Atmosphäre 1,0197 x 10-5 at
Pound-force per square inch 0,000145038 psi

 

Einheit Druck
Bar 1,000 bar
Pascal 100‘000 Pa
Millibar 1‘000 mbar
Hektopascal 1‘000 hPa
Torr 750,06 Torr
Millimeter Quecksilbersäule 750,06 mm Hg
Meter Wassersäule 10,1972 m WS
Millimeter Wassersäule 10197,2 mm WS
Physikalische Atmosphäre 0,9869 atm
Technische Atmosphäre 1,0197 at
Pound-force per square inch 14,5038 psi

Je nach Bezugsniveau wurden aus der Technischen Atmosphäre die folgenden Einheiten abgeleitet:

  • absoluter Druck (Bezugsniveau: 0): ata (pa)
  • Druck in at über dem Bezugsniveau (= relativer Überdruck): atü (pü)
  • Druck in at unter dem Bezugsniveau (= relativer Unterdruck): atu (pu)

 

Geschichte

Bereits Galileo Galilei, ein Wissenschaftler der Renaissance, konnte um 16.20 als erster den Beweis erbringen, dass die uns umgebende Luft über ein Gewicht verfügt.

Der italienische Mathematiker Evangelista Torricelli benutzte in den gleichen Jahren diese Idee als Grundlage und schloss daraus, dass der Mensch am Boden eines „Luftmeers“ (Der Atmosphäre) lebt und somit ständig einem Druck ausgesetzt ist (Dem Luftdruck oder Atmosphäre).
Mit dem berühmten Experiment vom Vakuumrohr, dass in eine Quecksilberschale gehalten und geöffnet wird und so das Quecksilber auf eine Höhe von 760 mm ansteigen lässt, veranschaulichte er den Luftdruck. Nochheute ist die ihm zu Ehren benannte Einheit Torr in der Medizin (Blutdruck) und in der Meteorologie für die Angabe vom Luftdruck gebräuchlich.

Blaise Pascal, ein französischer Philosoph und Wissenschaftler, arbeitete mit dieser Erkenntnis von Torricelli weiter und konnte um 1650 beweisen, dass der von der Atmosphäre auf Meereshöhe ausgeübte Druck von 760 Torr (= 760 mm HG = 1 bar) gleich gross ist, wie der von 10 m Salzwasser.

Beim Abstieg in Salzwasser nimmt demzufolge der Druck pro 10 m um 1 bar zu oder pro Meter Tiefe um 0,1 bar (relativer oder hydrostatischer Druck).
Um den absoluten Druck zu erhalten, muss zum Umgebungsdruck der Luftdruck (Atmosphärische Druck) addiert werden, um den absoluten Druck (Gesamtdruck) zu erhalten.

 

Das Denken macht die Grösse des Menschen aus!

Blaise Pascal