Mit der in Abb. 1 dargestellten Saugpipette kann man bequem Flüssigkeiten aus einem Behälter entnehmen.
a)
Erläutere, wie man vorzugehen hat, damit man mit der Pipette Flüssigkeit aus dem Behälter entnehmen kann.
Erkläre auch das physikalische Prinzip, welches dahinter steckt.
b)
Bei der Flüssigkeit handelt es sich um Spiritus mit der Dichte \({\rho_{\rm{S}}} = 0{,}83\,\frac{\rm{g}}{\rm{cm}^3}\).
Berechne, wie hoch der Spiritus in der Pipette steigt, wenn im Blaseball ein Druck von \(1000\,\rm{hPa}\) herrscht und der äußere Luftdruck gleich dem Normdruck von \(p_0=101{,}3\,\rm{kPa}\) ist.
Hinweis: Die Erdbeschleunigung beträgt \(g = 9{,}81\,\frac{\rm{N}}{\rm{kg}}\).
Bevor man die Pipette in die Flüssigkeit taucht, drückt man den Gummiball zusammen, hält ihn gedrückt und taucht nun die Pipette in die Flüssigkeit. Nun lässt man den Ball entspannen und beobachtet, wie die Flüssigkeit in das Glasrohr der Pipette gedrückt wird.
Im Gummiball herrscht ein niedrigerer Druck als der Luftdruck. Dadurch steigt die Flüssigkeit in das Rohr hoch.
b)
Im Gleichgewichtsfall gilt mit \(\rho_{\rm{S}} = 0{,}83\,\frac{\rm{g}}{\rm{cm}^3} = 830\,\frac{\rm{kg}}{\rm{m}^3}\), dass die Summe aus dem Druck im Ball und dem Schweredruck des Spiritus gleich dem äußeren Luftdruck ist:\[p_{\rm{B}} + p_{\rm{S}} = p_0 \Leftrightarrow {p_{{\rm{S}}}} = p_0 - p_{\rm{B}} \Leftrightarrow {\rho _{{\rm{S}}}} \cdot g \cdot {h_{\rm{S}}} = p_0 - p_{\rm{B}} \Leftrightarrow h_{\rm{S}} = \frac{p_0 - p_{\rm{B}}}{{{\rho _{{\rm{S}}}} \cdot g}}\]Einsetzen der gegebenen Werte liefert\[h_{\rm{S}} = \frac{1013 \cdot 10^2\,\rm{Pa} - 1000 \cdot 10^2\,\rm{Pa}}{830\,\frac{\rm{kg}}{\rm{m}^3} \cdot 9{,}81\,\frac{\rm{N}}{\rm{kg}}} = 0{,}16\,\rm{m} = 16\,{\rm{cm}}\]
