72 42 Der Luftdruck Unsere Erde ist von einer Lufthülle, der Atmosphäre1 (atmosphere) umgeben. Die Luft selbst ist ein Gemisch von mehreren Gasen, deren Teilchen in ständiger Bewegung sind (siehe Kapitel 32). Die Teilchen haben eine Masse und werden daher von der Erde angezogen. Sie haben somit ein Gewicht und üben auch einen Druck aus. Versuch: Wir legen einen leeren Luftballon auf eine empfindliche Waage und stellen seine Masse fest. Dann blasen wir ihn auf und legen ihn wieder auf die Waage. Was zeigt sie diesmal an (Abb. 42.1)? Die Luft hat also eine Masse und ein Gewicht. Genaue Messungen ergeben für 1m3 Luft (bei 0 °C und normalem Luftdruck) eine Masse von 1,293 kg und ein Gewicht von 12,68N. Der Luftdruck (atmospheric pressure) ist jener Druck, der aufgrund der Gewichtskraft der Luftsäule oberhalb eines Körpers auf diesen Körper wirkt. Er kann mit dem hydrostatischen Druck verglichen werden. Du kannst ihn mit folgendem Versuch nachweisen: Versuch: Fülle ein Trinkglas halb voll mit Wasser, lege darauf eine Spielkarte oder Ansichtskarte und drehe das Glas um: Das Wasser fließt nicht aus (Abb. 42.2). Tauche nun das Glas in ein Gefäß mit Wasser! Was geschieht? Beide Versuche kannst du mit Hilfe des wirkenden Luftdrucks erklären. Im ersten Fall drückt er die Karte an das Trinkglas und verhindert das Ausfließen des Wassers. Im zweiten Fall wirkt er von oben auf die Wasseroberfläche, breitet sich in der Flüssigkeit aus und trägt die Wassersäule im Trinkglas. Die Übertragung des Luftdrucks erfolgt durch die zahllosen Stöße der Teilchen. Je mehr Teilchen vorhanden sind und je heftiger sie ihre Stöße ausführen, desto größer ist der Druck. Erkläre mit Hilfe dieser Vorstellung den folgenden Versuch: Versuch: Verschließe einen Trichter, der mit einem Hahnrohr versehen ist, mit einer elastischen Folie (Abb. 42.3): Sauge dann aus dem Innenraum etwas Luft ab und schließe den Hahn! Die Folie bleibt in jeder Lage des Trichters nach innen gewölbt. Zunächst üben auf jeder Seite der Folie gleich viele Luftteilchen ihre Stöße aus, die sich in ihrer Wirkung aufheben. Beim Absaugen werden die Anzahl der Teilchen und damit die Stöße auf die Innenseite geringer. Dadurch wird die Folie, unabhängig von ihrer Lage, nach innen gedrückt. Du bist dran – zeige deine Kompetenz: 42.1 Was ist die Ursache des Luftdrucks? 1 atmos (griech.) … Dampf, sphaira (griech.) … Kugelschale Glaubst du, dass eine Last von 4 000N auf deinen Schultern liegen kann? 42.1 Messung des Gewichts von Luft mit einer Digitalwaage 42.2 Der Luftdruck hält die Karte am Trinkglas. 42.3 Der äußere Luftdruck drückt die Folie ein, wenn aus dem Innenraum Luft abgesaugt wird. Die Luft übt einen Druck aus, der nach allen Seiten gleichmäßig wirkt. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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