Ist Wasser komprimierbar?
Ist wasser unter druck wirklich zu 100% NICHT komprimierbar, oder gibt es doch ein wenig nach?
Hier mal ein Beispiel.
Röhre 1cm Druchmesser (0,785cm2) von 1 Meter länge wird mit 1000 Tonnen Druck von oben belastet. Um wieviel mm würde sich die Wassersäule komprimieren? Oder kein bißchen?
7 Antworten
Kleine Korrektur dessen, was ich tief in den Kommentaren versenkt geschrieben hatte:
Bei "normalen" Druckverhältnissen gibt Wasser pro bar Druckerhöhung ca. 0,05 Promille nach.
wie sieht es denn bei einem Rohr mit 1cm^2 Querschnitt und 1 Meter länge und 1 Tonne druck auf die Wasseroberfläche aus?
Hattest Du weitgehend richtig gerechnet:
Der Wasserdruck ist 1000 bar (1 bar = 10 N/cm^2; 1 kg wiegt auf der Erde 10 N)
1000 * 0,05 Promille = 50 Promille = 5 %
5% von 1 Meter = 50 mm, die die Wassersäule nachgibt.
Und ja, das steht alles in dem schon mehrfach genannten Wikipedia-Artikel!
Sogar ganz ohne Formeln... http://de.wikipedia.org/wiki/Kompressionsmodul
Am Ende des Artikels ist ein Diagramm. Auf der rechten schwarzen Achse den Druck 1000 bar suchen, nach links zur schwarzen Gerade. Nach unten zur Achse gehen, dort ablesen, dass dieser Druck in ca. 9750 m Wassertiefe herrscht. Nach oben zur blauen Geraden, dann nach links und dort ablesen, dass das Wasser unter diesen Bedingungen eine Dichte von 1050 kg/m^3 hat.
Tja, wenn die Dichte um 5% höher ist als normal, dann muss wohl das Volumen um 5% abgenommen haben. Was zu beweisen war ;-)
Dass beim zwanzigfachen Druck das Volumen nicht um 100% abnimmt, ist einerseits selbsterklärend (hofe ich mal), ergibt sich aber auch aus dem unscheinbaren Hinweis "Wert steigt bei Druckanstieg" beim Kompressionsmodul.
Da nach der Korrektur meines Fehlers Rechnung und Diagramm übereinstimmen, bin ich mir da recht sicher.
dünne Hydraulik-Zylinder. Die haben zwar selten 1000bar, aber wenn man hier von zb 200bar ausgeht, ...
... dann wären es nach Rechnung und Diagramm 1 cm, nicht 2 cm.
... dann kann man auch davon ausgehen, dass sich durch Dehnung der Schläuche und Zylinderwände mindestens so viel Schwund ergibt wie durch die Kompression der Hydraulikflüssigkeit.
Eine Flüssigkeit ist gemäss Physik definitionsgemäss nicht komprimierbar. Wenn aber gasförmige Elemente enthalten sind, ist Wasser auch komprimierbar (populäres Beispiel ist Bremsflüssigkeit, in der sich mit der Zeit Gasblasen bilden, so dass sie regelmässig gewechselt werden muss.).
Bremsflüssigkeit auf Silikonbasis ist komprimierbar. Deshalb benutzt man verschiedene Systeme für DOT (Glykol) 4 und DOT5(Silikon). Bremsflüssigkeit auch Glykolbasis zieht Wasser. Der Feuchtigkeitsgehalt steigt und dies kann beim bremsen Gasblasen bilden. Deswegen wird sie ersetzt.
Ja, sie würde um ein paar Mikrometer nachgeben. Sogar schon bei viel geringerem Druck. Das Kompressionsmodul von Wasser wurde hier doch schon mehrfach erwähnt (ca. 2 * 10^9 Pa). Würde Wasser überhaupt nicht nachgeben, wäre das Kompressionsmodul unendlich.
Genauer lässt sich das nicht sagen, da für den Dir vorschwebenden gewaltigen Druck keine Messwerte existieren. Bei "normalen" Druckverhältnissen gibt es pro bar Druckerhöhung ca. 0,2 Promille nach.
hey Tom. Wenn du deine o.g. Antwort "alleine" stellst, gehört der Stern schonmal dir ;) Vielen Dank.
wie sieht es denn bei einem Rohr mit 1cm^2 Querschnitt und 1 Meter länge und 1 Tonne druck auf die Wasseroberfläche aus? Könnte man da genau berechnen, wieviel die Wassersäule sinken würde?
Ist meine Rechnung richtig?
Der Wasserdruck ist 1000 bar (1 bar = 1kg/cm^2), 1000x0.2 = 200Promille = 0,2 %
0,2% von 1 Meter = 2mm, die die Wassersäule nachgibt?
Ist meine Rechnung richtig?
Der Wasserdruck ist 1000 bar (1 bar = 1kg/cm^2), 1000x0.2 = 200Promille
Soweit richtig, auch wenn ich darauf hinweisen möchte, dass Kräfte nicht in kg gemessen werden. 1 bar = ca. 10 N/cm^2 wäre korrekt.
= 0,2 %
Nein, da ist das Komme gleich um mehrere Stellen verrutscht. Das richtige Ergebnis wäre 20 %, aber das ist deshalb nicht richtig, weil meine angegebenen 0,2 Promille pro Bar falsch waren.
Korrekte Rechnung folgt in einer eigenen Antwort - ich will mir ja den Stern nicht entgehen lassen ;-)
Doch klar ist es komprimierbar.
Es gibt Planeten, deren Gravitationskräfte so hoch sind (Auch gegenseitige Anziehungskräfte), dass die Ozeane in einer 5 cm Schicht über der Planetenoberfläche zusammengepresst sind. Wir sagen dazu eigentlich Eis in der Form, dass jedoch nicht gefroren ist.
tolle antwort! links von wiki posten ist immer sehr hilfreich. wär ich nie drauf gekommen. Gibts hier auch Experten?
Selbstverständlich, aber die können auch nichts anderes als die Wahrheit sagen die da steht!
Was sollen wir denn da anderes schreiben? Sollen wir das Gegenteil behaupten?
tolle antwort! links von wiki posten ist immer sehr hilfreich. wär ich nie drauf gekommen. Gibts hier auch Experten?
noch so eine tolle antwort: "Wasser 2,08·109 Pa (Wert steigt bei Druckanstieg)"
und was sagt mir das in Bzg auf "1cm / 1 Meter / 1000 Tonnen"? hätte ich selbst ahnung von dem thema, würd ich hier nicht fragem oder? Aber wie so oft sitzen hier wohl nur Leute, die selbst keine Ahnung haben.
Wir haben einfach keine Ahnung was Dein problem ist!
Woher sollen WIR wissen wo es bei DEINEM wissen hapert?
Einfach mal konkrete Fragen stellen anstatt über Leute zu schimpen die helfen wollen! Wir können schließlich nicht wissen was Dein Problem ist wenn nur allgemeine Fragen gestellt werden!
Dank dir für die Antwort und die Erklärung des Wiki-Bildes. Aber ich frag trotzdem nochmal ;) Sind die 5cm von dir nicht doch zuviel? Ich denke da an Hydraulik-Schläuche oder dünne Hydraulik-Zylinder. Die haben zwar selten 1000bar, aber wenn man hier von zb 200bar ausgeht, wären es ja laut deiner Rechnung immer noch 2 cm. Und das nur auf einer Länge von 1 Meter