Auftrieb geringer von komprimierter Luft oder mehr?
mal angenommen, ich habe einen mit luft gefüllten, unzerstörbaren Luftballon, der im Wasser einen Auftrieb von 10kg hat. Den Luftballon versenke ich nun in der Tiefsee, so dass die Luft im inneren sehr sark komprimiert ist. hat der ballon jetzt immer noch 10kg auftrieb oder weniger, weil ja das Luftvolumen im innenen gesungen ist.
!!! es geht mir nur um die frage, ob der Ballon in der Tiefsee weniger als 10 Kilo Auftrieb hat, oder weniger oder gleich viel wie an der oberfläche!!!
11 Antworten
Wenn Du mit unzerstörbar unkomprimierbar meinst gilt folgendes:
Wenn Luft komprimiert wird, dann steigt ihre Dichte, da ja mehr mehr Moleküle im gleichen Volumen vorhanden sind. Als Taucher merkt man das z.B. ob man eine mit 200 Bar gefüllte Tauchflasche auf dem Rücken hat, oder eine fast leere Tauchflasche mit nur noch 1 Bar Druck. Die Flasche hat ein (innen) Volumen von 10l. Wenn in dieser Flasche mit Pressluft mit einem Druck von 200 Bar gefüllt ist, dann wiegt sie logischer Weise mehr als wenn nur noch 1 Bar Luftdruck in der Flasche vorhanden ist. Bei Aluminiumflaschen merkt man dass ganz extrem, denn die mit 200 Bar gefüllte Flasche hat im Wasser Abtrieb - sie geht unter und wenn sie nur noch wenige Bar Luftdruck hat, dann hat sie Auftrieb - sie hat Auftrieb und schwimmt nach oben. Daher kann man zu Recht sagen, dass komprimierte Luft weniger Auftrieb besitzt, als unkomprimierte Luft (bzw. Luft mit dem Druck an der Wasseroberfläche von ca. 1 Bar. - Vorausgesetzt das Volumen der Flasche bleibt konstant)
1 l trockene Luft bei einem Druck von 1 Bar wiegt 1,2046g
10 l wiegen entsprechend 12,046g bei Normaldruck von 1 Bar. Bei einem inneren Druck von 200 Bar hat man demzufolge 2,41 kg Luft in der Flasche. Je nach dem äußerem Gesamtvolumen und dem Gewicht der Flasche kann der Luftdruck im inneren der Flasche somit Auswirkungen auf den Auftrieb oder Abtrieb der Flasche haben.
Bei einem Ballon, dessen Volumen sich durch den äußeren Druck verändert, ist dieser Effekt natürlich noch viel Extremer, denn sein Volumen und damit der Auftrieb halbiert sich alle 10 m Tauchtiefe. So kann ein geschlossener Ballon mit 10 L Volumen an der Oberfläche ca. 10 kg heben, und in 10 m Tiefe nur noch 5 kg, in 20 m nur noch 2,5 kg und in 30m 1,25 kg. Ein unten offener Hebesack, mit 10 l Inhalt kann auch in 30 m Tauchtiefe noch knapp 10 kg heben, wenn er in der Tiefe mit Pressluft befüllt wird. Beim Aufsteigen dehnt sich die Luft aus, und entweicht, so dass das Volumen und der Auftrieb ungefähr gleich bleibt. ( wenn man die höhere Dichte der komprimierten Luft in der Tiefe mal vernachlässigt)
Ein lustiger Versuch ist es wenn man eine geöffnete Plastikflasche mit runter in einen 30m Tauchgang nimmt, diese Flasche mit der Luft aus seinem Regulatur befüllt und unter Wasser fest zuschraubt. Wenn man diese Flasche dann aufsteigen lässt, dann gibt es an der Oberfläche oder schon vorher einen schicken Knall, den die Flasche wird wahrscheinlich explodieren, bzw. der Deckel fliegt weg. Das gleiche würde übrigens auch mit Deiner Lunge passieren, wenn Du beim Auftauchen die Luft anhalten würdest. Deshalb musst du beim Auftauchen unbedingt immer gleichmäßig weiteratmen, bzw. wenn du keine Luft mehr in deiner Tauchflasche haben solltest beim Auftauchen gleichmäßig ausatmen, damit die sich ausdehnende Luft aus der Lunge entweichen kann- aber das führt jetzt zu weit weg vom Thema.
Sorry - dieser Vortrag ist länger geworden, als ich wollte - danke für die Geduld!
lg Sven
Also, die 10 Kilo Auftrieb beziehen sich auf das Gewicht des Wassers, das verdrängt wird. Da das Volumen von komprimierter Luft wesentlich geringer ist als von nicht komprimierter, ist auch die Verdrängung geringer. Damit hat der Ballon weniger Auftrieb. Je tiefer er kommt, desto weniger Auftrieb, weil das Volumen durch die Komprimierung immer mehr abnimmt.
Siehe newcomer, deshalb wurde bei der Trieste im Mariannengraben Benzin als "anhebendes" Mittel verwendet. Luft wäre da unten so stark komprimiert worden, daß der Auftrieb entweder nicht mehr gelangt hätte oder das Boot wegen eines zu großen Schwimmkörpers gar nicht hätte tauchen können...
Der Auftrieb ist abhängig vom Volumen und Dichte! D.h. der Auftrieb des Lufballons ist je nach Wassertiefe unterschiedlich, da er an Volumen verliert, aber die Dichte des umgebenden Wassers gleich bleibt. Mit dieser Eigenschaft von flexiblen, gasgefüllten Auftriebskörper haben z.B. auch Taucher zu kämpfen, ihr Neoprenanzug und Tarierjacket verlieren bei zunehmender Tiefe an Auftrieb, während bei dem Tarierjacket dies durch zusätzliche Pressluft ausgeglichen werden kann ist dies bei dem Neoprenanzug nicht möglich!
Auch bei dem Einsatz von Hebesäcken, der Deinem Beispiel vom stabilen Luftballon entspricht, muß dies berücksichtigt werden!! Lies mal:
http://de.wikipedia.org/wiki/Hebesack
Gruß Michael
Meine Vermutung ist dass der Ballon ab 8000 Meter Tiefe sogar einen negativen Auftrieb hat, also sinken würde! Muß ich später zuhause noch mal nachschauen!
wie schon erklärt verträngt er weniger Wasser und hat damit weniger Auftrieb! Rechne wie folgt: je 10 m Tiefe ein Bar Tiefe / 10 + 1 ist der Umgebungsdruck Teile das Anfangsvolumen durch diesen und Ihr habt das Volumen multipliziert dies mit der spezifischen dichte von dem jeweiligen Wasser (Salz oder Süss) dann habt Ihr den Auftrieb!
Guter Verweis; auf den Hebesack kam ich nicht...DH