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Aufgabe

Hochbehälter

Schwierigkeitsgrad: leichte Aufgabe

a)Erkläre den Sinn des Hochbehälters bei der Wasserversorgung.

b)In einer Parterre-Wohnung beträgt nachts der Wasserdruck \(4{,}5\,\rm{bar}\).

Berechne, wie hoch über dem Wasserhahn der Wasserspiegel im Hochbehälter ist.

Erläutere, warum bei Tag und in der Pause der Fernsehübertragung eines Fußball-Länderspieles der Druck kleiner ist.

c)Berechne, wie groß nachts der Wasserdruck im 1. Stock des kleinen Hauses und im obersten Stock des Hochhauses ist.

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a)Ein Hochbehälter speichert eine große Menge Wasser in großer Höhe und spiest dieses ins Wassernetz einer Stadt ein. Da der Hochbehälter im Idealfall höher als der höchste Wasserhahn liegt, fließt das Wasser durch den hydrostatischen Druck ohne weitere Kraft- oder Druckzufuhr an seinen Bestimmungsort. Auch bei Stromausfall funktioniert das Wassernetz, solange noch Vorräte im Hochbehälter sind.

b)Allgemein gilt, dass ein Bar dem Wasserdruck einer \(10\,\rm{m}\) hohen Wassersäule entspricht. Somit muss sich der Wasserspiegel ca. \(45\,\rm{m}\) über dem Wasserhahn befinden. Wenn viele Anwohner ihre Wasserzufuhr nutzen, sinkt der Druck des Wassers. Druck ergibt sich als Kraft pro Fläche. Wenn viel Wasser verbraucht wird, so sind alle geöffneten Hähne in der Summe die Fläche. Die Gewichtskraft, mit welcher das Wasser nach unten drückt, ändert sich nur mit dem Wasserstand nicht mir der Anzahl der Verbraucher. Da bei hohem Verbrauch also die Kraft gleich beleibt, die Fläche aber wächst, nimmt der Druck ab.

c)Die Höhendifferenz von Hahn zu  Hochbehälter beträgt beim kleinen Haus laut Zeichnung \(35\,\rm{m}\). Da ein Bar dem Überdruck einer \(10\,\rm{m}\) hohen Wassersäule entspricht, beträgt der Wasserdruck ca. \(3{,}5\,\rm{bar}\). Beim Hochhaus beträgt die Differenz nur \(10\,\rm{m}\). Somit ist ein Wasserdruck von ca. \(1\,\rm{bar}\) zu erwarten.

Grundwissen zu dieser Aufgabe

Mechanik

Druck und Auftrieb