Ph 08

Versuch

Verbundene Gefäße (kommunizierende Röhren)


Erläuterung:

Die Formel für den Schweredruck:

besagt, dass der Druck am Boden nur von der Dichte und von der Füllhöhe abhängt. Die Flüssigkeitsmenge und die Gefäßform haben keinen Einfluss auf den Druck.
Dies zeigt auch das Experiment mit den verbundenen Gefäßen: In jeder noch so komplex geformten Gefäßform des nebenstehenden Bildes steigt die Flüssigkeit stets in die gleiche Höhe, wenn die Gefäße nur untereinander verbunden sind.

In einem schönen Video der Uni-Würzburg
(http://www.physik.uni-wuerzburg.de/physikonline/video1/m8_fluide/kommuniroehren1.html)
kannst du den Füllvorgang betrachten.

Würde sich in den verbundenen Gefäßen nicht die gleiche Füllhöhe einstellen, so wären die Bodenkraft Fl am Grunde des linken Gefäßes und die Bodenkraft Fr am Grunde des rechten Gefäßes auf eine gedachte Trennfläche der Größe A wegen

unterschiedlich groß und die Flüssigkeit würde sich solange verschieben, bis Kräftegleichgewicht herrscht. Dies ist aber - bei gleicher Flüssigkeitsart - dann der Fall, wenn die Füllhöhen in den beiden Gefäßen gleich sind.

 

Beispiele für einige technische Anwendungen bzw. Naturerscheinungen

Füllstandsanzeige:
Ein transparentes Röhrchen, das wie skizziert an einen undurchsichtigen Flüssigkeitsbehälter angebracht ist, kann die Füllhöhe anzeigen.


Geruchssperre:
Durch das in der Rohrbiegung befindliche Wasser wird der unangenehme Geruch des Abwassersystems aus der Wohnung ferngehalten.

 

Schlauchwaage:
Was wird mit dem wassergefüllten transparenten Schlauch erreicht?


Schleusen
Zum Höhenausgleich zwischen Oberwasser und Unterwasser werden an Kanälen Schleusen verwendet.

Wasserversorgung
Aus einem hochgelegenen Behälter (Hochbehälter) oder aus einem hohen Wasserturm (wenn das Gelände flach ist) fließt das Wasser durch das Röhrensystem zu den Abnehmern. Ohne Reibungsverluste müsste die Feuerwehr bzw. die Fontäne bis auf das Niveau des Hochbehälters spritzen können.

Artesianischer Brunnen
Artesianische Brunnen tragen ihren Namen nach der französischen Landschaft Artois. In Mulden sammelt sich das versickernde Wasser im sandigen und geröllhaltigen Boden an der tiefsten Stelle. Diese wasserdurchlässige Schicht ist auf der Ober- und Unterseite von einer wasserundurchlässigen Lehm- oder Gesteinsschicht abgeschlossen. Bohrt man durch die obere wasserundurchlässige Schicht, so steigt ein Wasserstrahl empor.

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