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Aufgabe

Pumpenvergleich

Schwierigkeitsgrad: mittelschwere Aufgabe

Joachim Herz Stiftung
Abb. 1 Skizze zur Aufgabe

Zum Hochpumpen des Wassers werden zwei verschiedene Methoden angewandt.

  • Eine gut gekapselte Druckpumpe befindet sich unten in der Grube und pumpt das Wasser hoch.
  • Eine Saugpumpe steht am Rande der Grube und saugt das Wasser hoch.

Erläutere, welche der beiden Methoden bei einer Grube von \(15\,\rm{m}\) Höhe die geeignetere ist.

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Zur Beantwortung dieser Frage muss man die Funktionsweise der beiden Pumpentypen kennen (vgl. hierzu die entsprechenden Aufgaben).

Die Saugpumpe arbeitet, indem sie mit dem Kolben einen Unterdruck herstellt. Das Wasser wird dann durch den äußeren Luftdruck hochgehoben. Bei Normaldruck entspricht der äußere Luftdruck etwa dem Druck einer Wassersäule von \(10\,\rm{m}\) Höhe. Bei der gegebenen Höhe von \(15\,\rm{m}\) ist also die Saugpumpe nicht mehr geeignet.

Beim Ansaugen ist die Druckpumpe auch auf den äußeren Luftdruck "angewiesen". Da sich die Pumpe jedoch auf dem Grund der Grube befindet, wird durch den äußeren Luftdruck der Pumpenkolben ohne Weiteres gefüllt. Für das Hochtransportieren des Wassers ist jedoch nicht der äußere Luftdruck, sondern der vom Kolben bewirkte Druck verantwortlich. Dieser kann je nach Bauart der Pumpe so hoch gemacht werden, dass das Wasser aus der \(15\,\rm{m}\) hohen Grube gepumpt werden kann.

Grundwissen zu dieser Aufgabe

Mechanik

Druck und Auftrieb