Kompression unter Wasser?

Hallo Zusammen,

ich hab letzt um mir die Zeit zu vertreiben, Experimente mit Luft und Wasser gemacht.

Ich habe ein Glas Luft unter Wasser gedrückt. Wie wir alle wissen, kommt bei dem Versuch kein Wasser ins Glas. Logisch.

Da kam mit bei dem Experiment mit dem Glas Luft unter Wasser eine Frage. Was ist denn, wenn ich das Glas theoretisch 30 meter unter Wasser Drücken würde. Komprimiert man dann die Luft und das Wasser drückt es dann schon ein wenig ins Glas? Also umgekehrt gefragt, Steigt der Druck der Luft im Glas um den Umgebungsdruck?

Answer 1

[mihisu]

Ja, der Druck steigt, die Luft im Glas wird dadurch komprimiert, so dass Platz für ein wenig Wasser im Glas ist.

Zusätzlich zum atmosphärischen Druck von etwa 1 bar kommt ein hydrostatischer Druck von knapp 3 bar (etwa 1 bar pro 10 m Wassertiefe).

Wenn man von etwa konstanter Temperatur ausgeht, so ist das Produkt aus Druck und Volumen konstant (nach Gesetz von Boyle-Mariotte). Das neue Luftvolumen ist dann etwa 1/4 des ursprünglichen Volumens.

$p_{\text{neu}}\cdot V_{\text{neu}}=p_{\text{alt}}\cdot V_{\text{alt}}\ \rightarrow\ V_{\text{neu}}=\frac{p_{\text{alt}}}{p_{\text{neu}}}\cdot V_{\text{alt}}=\frac{1\ \text{bar}}{1\ \text{bar}+3\ \text{bar}}\cdot V_{\text{alt}}=\frac{1}{4}\cdot V_{\text{alt}}$

Demnach wird das Glas dann nur noch zu etwa 1/4 mit Luft und zu 3/4 mit Wasser gefüllt sein.

Answer 2

[Hamburger02]

Es gilt: pro 10 m Wassertiefe nimmt der Druck um 1 bar zu.

Wenn man also vom normalen Luftdruck 1 bar ausgeht, hat man bei 10 m Wassertiefe = 1 bar + 1 bar = 2 bar. Der absolute Druck verdoppelt sich also.

Dann gilt auch noch das Gesetz von Boyle-Mariotte bei konstanter Temperatur:
p * V = const

oder anders geschrieben:

p1/p2 = V2/V1

und nach V2 aufgelöst:
V2 = V1 * p1/p2

Auf 10 m Wassertiefe hätten wir also noch das halbe Volumen und der Wasserspiegel würde bis zur Hälfter des Glases ansteigen.

Answer 3

[LtLTSmash]

Diese Effekt solltest du eigentlich recht schnell sehen, so tief brauchst du da gar nicht. Bei ca. 10m sollte das Glas bereits zur Hälfte gefüllt sein wenn ich das richtig überschlagen habe.

Answer 4

[Serobrine]

ja; um etwa 1 bar pro 10m wenn ich mich richtig erinnere :-)