Luftsäule als Last auf uns Menschen?
Wir wissen ja, dass Luft etwas wiegt. Und weil überall über uns Luft ist, lastet dementsprechend auch eine Luftsäule auf uns, die wahrscheinlich auch ziemlich schwer ist.
Ich habe gelesen, dass das Gewicht einer gesamten Luftsäule bis zu 10 Tonnen wiegen kann!
Wie kann es dann sein, dass wenn wir sogar bis zu 10 Tonnen tragen können, bei weiteren 200kg (bsp. durch Gewichte) versagen und unser Körper das dann nicht mehr tragen kann? Relativ gesehen wäre das doch nur ganz wenig?
Und wenn wir uns in einem Raum befinden, durfte die Liftsäule ja nicht mehr auf uns lasten, weil das Gebäude mit der Decke usw. ja quasi die Luftsäule stemmt, oder?
7 Antworten
Also erst mal zum Gewicht einer Luftsäule unter Normaldruck, das sind
101,325 kPa = 101325 N / m^2
Wenn ich mal den Mensch zylindrisch mit 0,55 m-Schulterbreite annehme, dann komme ich nur auf eine "Schulter-/Kopffläche" von einem Viertelquadratmeter. Also etwa 24073 N-"Schulterlast", was einer Masse bei Erdschwere von 2438 kg oder 2,438 t entspricht. Immerhin noch über 2 Tonnen – aber keine 10 …
Dann stehen wir nicht unter einer isolierten Luftsäule, nein, wir sind im Luftozean eingetaucht. Die 24 kN drücken also nicht nur von oben, sondern auch von allen Seiten und auch von unten. Und damit gleicht sich für uns das alles wieder aus, s. d. wir nichts zu tragen haben.
(Und weil die Frage jetzt auch gleich kommen wird: Nein, wir werden nicht zerquetscht, da wir – vielleicht manchmal Hohlköpfe 🤓 – aber doch keine evakuierten Hohlkugeln sind. Der Druck liegt außen auf unserer Haut und von innen auch und so auch bei jeder Zelle usw. usf.)
Der Luftdruck wirkt nicht von oben, sondern von allen Seiten gleichzeitig auf uns. Er presst Dich gewissermaßen zusammen, aber Du musst sein Gewicht nicht nach oben stemmen.
Das ist der Luftdruck. Der wirkt von allen Seiten auf uns ein. Auch auf die Seite und auch auf die Fußsohlen. Das ist nicht so, dass wir genau das tragen und über uns balancieren, was direkt über uns ist. Die Luft wird durch ihr eigenes Gewicht zusammengepresst und versucht, wie jedes andere Gas auch, den ihr zur Verfügung gestellten Raum gleichmäßig zu nutzen. Der Raum ist halt auf der Erdoberfläche geringer, weil die Luft durch ihr eigenes Gewicht zusammengepresst wird. Deshalb ist in einem Raum der Luftdruck genauso hoch wie im Freien. Die genannten 10 Tonnen (es sind durchschnittlich rund 17 Tonnen bei einem erwachsenen Menschen) drücken von allen Seiten. Der Druck von ca. 1 kg pro cm² erhält einen entsprechenden Gegendruck unserer Körperzellen. Deshalb spüren wir das gar nicht. Der Druck ist ausgeglichen. Wir tragen nichts, sondern wir werden von allen Seiten zusammengedrückt. Und wir drücken von innen ganz automatisch dagegen. Dazu müssen wir uns nicht anstrengen.
Die Luftmoleküle stoßen auf einander und fliegen wild umher. Sie sind kaum von der Gravitation beeinflusst, wie von anderen Kräften. Sollten tatsächliche alle Luftmoleküle in der Luftsäule über dir in einer Sektlaune auf die Idee kommen, auf dich einzukrachen, würdest du den Druck zu spüren kommen.
Natürlich sind sie von der Gravitation beeinflusst. Das eigene Gewicht drückt um so mehr, je näher man sich an der Erdoberfläche befindet, also je mehr das Gewicht der Luft die unteren Schichten zusammen presst. Deshalb ist ja auch der Luftdruck im Gebirge geringer als in den Tälern und Flugzeuge können mit Hilfe ihrer Tragflächen nicht unendlich hoch fliegen. Und wir spüren den Druck von ca. 1 kg/cm² nicht, weil unsere Körperzellen einen Gegendruck erzeugen. Der ist aber da. Und die "Sektlaune" macht sich sehr deutlich bemerkbar, wenn man beispielsweise die Luft aus einer Tonne entfernt. Schon 1657 hat Otto von Guericke dieses Prinzip verstanden und eindrucksvoll mit seinem Experiment der "Magdeburger Halbkugeln" demonstriert. Seitdem ist bekannt, dass selbst mehr als ein Dutzend starke Pferde den Druck der Luft nicht überwinden können.
Ein m 3 Luft wiegt etwa ein kg, die gesamte Luftsäule bis hinauf zur Stratopsphäre drückt mit rund 10.000 kg pro m 2 auf die Erdoberfläche (1 kg pro cm 2).
Es verteilt sich also hübsch auf den gesamten Körper aus allen Richtungen. Mit Gewichten, die du zusätzlich trägst/hebst, ist das anders. Die wirken auf wenige cm² und immer aus derselben Richtung.