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Grundwissen

Luftdruck

Das Wichtigste auf einen Blick

  • Der Luftdruck ist der Druck, der aufgrund der Gewichtskraft der Luftsäule überhalb eines Körpers auf diesen Körper wirkt. 
  • Luftdruck wird häufig in der Einheit \(\rm{bar}\) angegeben, wobei \(1\,\rm{bar}=10^5\,\rm{Pa}\) entspricht.
  • Der mittlere Luftdruck der Atmosphäre auf Meereshöhe beträgt mit \(101\,325\,\rm{Pa}\) etwa \(1\,\rm{bar}\).
Aufgaben Aufgaben

Der Begriff "Luftdruck" bezeichnet den Druck, den die Luftsäule über einem Gegenstand aufgrund ihrer Gewichtskraft auf diesen Gegenstand ausübt. Auch wenn du die Größe des Luftdrucks selbst nicht direkt ohne Messgerät wahrnehmen kannst, kannst du schnelle Luftdruckänderungen bspw. beim Fliegen oder beim Aufzug fahren in Form von "Druck auf den Ohren" registrieren. Weiter spielt der Luftdruck bei Phänomenen wie dem Wetter oder der Sidetemperatur von Wasser eine wichtige Rolle.

Größenordnung des Luftdrucks

Der Luftdruck auf Meereshöhe beträgt normgemäß \(101\,325\,\rm{Pa}\). Häufig wird für den Luftdruck jedoch anstelle der Einheit Pascal auf die Einheit \(\rm{bar}\) verwendet. Dabei gilt: \[1\,\rm{bar} = 10^5\,\rm{Pa}\] Als Faustregel kannst du dir daher merken, dass der Luftdruck auf Meereshöhe etwa \(1\,\rm{bar}\) beträgt. Dies entspricht in etwa dem Druck, den eine Wassersäule von 10 Metern Höhe verursacht.

Einfluss der Höhe auf den Luftdruck

Der Luftdruck \(p_{\rm{Luft}}\) auf einen Gegenstand wird durch die Höhe der Luftsäule über dem Gegenstand bestimmt. Daher beeinflusst die Position des Gegenstandes in der Erdatmosphäre den Luftdruck auf den Gegenstand: Befindet sich der Gegenstand auf Meereshöhe, so ist die Luftsäule über dem Gegenstand höher als wenn sich der Gegenstand auf der Zugspitze befindet. Daher ist auch der Luftdruck auf den Gegenstand auf Meereshöhe mit etwa \(1\,\rm{bar}\) größer als auf der Zugspitze, wo der Luftdruck nur etwa \(0{,}7\,\rm{bar}\) beträgt.

Es besteht jedoch kein linearer Zusammenhang zwischen Höhe und Luftdruck, da sich verschiede Faktoren wie die Luftdichte und die Temperatur der Luft sich ebenfalls mit der Höhe verändern. Der Zusammenhang zwischen Höhe und Luftdruck wird näherungsweise durch die Exponentialfunktion der Barometrische Höhenformel beschrieben, auf die hier nicht näher eingegangen werden soll.

Messung mittels Barometer

luftdruck-barometer.jpg Joachim Herz Stiftung
Abb. 1 Barometer als Wetterindikator

Gemessen wird der Luftdruck mit einem Barometer. Barometer gibt es in verschiedenen Bauformen und mit unterschiedlichen Funktionsprinzipien. So gibt es z.B. Flüssigkeitsthermometer wie das TORRICELLI-Barometer oder das GOETHE-Barometer, aber auch Dosenbaromter, die heute gebräuchlicher sind.

Luftdruck in Alltag und Technik

Der Luftdruck und Luftdruckuntersschiede haben großen Einfluss auf unser Wetter. Daher sind auf vielen Wetterkarten Hochdruck- und Tiefdruckgebiete eingezeichnet. Auch Barometer dienen wie in Abb. 1 häufig als Wetterindikator. Hochdruck geht dabei meist mit trockenen Wetterlagen einher während Tiefdruckgebiete häufig Niederschlag in Form von Regen oder Schnee mit sich bringen.

Auch auf die Sidetemperatur von Wasser hat der Luftdruck Einfluss. Je höher der Luftdruck, desto höher ist auch die Sidetemperatur. Dies nutzt du bspw. beim Dampfkochtopf aus: Im Dampfkochtopf entsteht ein höherer Druck, die Sidetemperatur des Wassers steigt und Kartoffeln sind schneller gar, da sie so bei Temperaturen über 100 °C gekocht werden. Umgekehrt bedeutet dies aber auch, dass die Sidetemperatur mit der Höhe abnimmt und die Sidetemperatur von Wasser auf der Zugspitze mit nur 90 °C deutlich niedriger ist als auf Meereshöhe.

Aufgabe

Markiere, welche der folgenden Aussagen über den Luftdruck korrekt sind.

Lösungsvorschläge

Lösung

Richtig sind die Antworten a), c) und e).