Der Luftdruck
Magdeburger Halbkugel Foto: Ulrich Arendt |
Luft ist ein Gasgemisch und durch die Luftsäule wird statischer Druck (Luftdruck) erzeugt. Luft hat eine innere (kinetische) Energie weil Luftmoleküle (Masse) in Bewegung sind. In Bewegung befindliche Gasteilchen stoßen aneinander, können aber auch auf Körperoberflächen, wie z.B. auf eine Hohlkugel oder auf einen Flügel einwirken.
Der Luftdruck ist die resultierende Kraft pro Flächeneinheit, die durch die Bewegung (Impulse / Stöße) der Gasmoleküle erzeugt wird.
1 m³ Luft hat in Bodennähe ein Gewicht von ca. 1,3 kg. Noch beeindruckender ist
der Druck den die Luftsäule über uns bei 1000 hPa erzeugt: ~10 Tonnen/m² lasten
auf der Erdoberfläche und jeden m² unseres Körpers. Bei diesem hohen Druck, den
wir nicht wahrnehmen (weil er auch von innen dagegen wirkt), können schon
geringste Luftdruckschwankungen enorme Kräfte bewirken.
Im Wettergeschehen werden unvorstellbare Kräfte frei, selbst geringste
Druckunterschiede können mit Instrumenten angezeigt werden, kleine Saugnäpfe
halten erstaunliche Lasten, enorme Gewichte schweben auf Luftkissen usw. Das
hohe Energiepotential des Luftdrucks entzaubert das Phänomen Fliegen weil
bereits kleinste Druckunterschiede auf entsprechenden Flächen hohe Kräfte
bewirken können.
Druck an sich kann nur dann Kräfte weitergeben, wenn Druckunterschiede vorhanden sind. Befindet sich eine Abschottung zwischen den Bereichen verschiedenen Luftdrucks, so wirken Kräfte auf diese Abschottung (Kolben, Wand, Flügel...). Luftdruck wirkt in allen Richtungen aber immer rechtwinkelig zur Oberfläche eines Körpers/Wand.
Wenn man sagt „etwas wird angesaugt“ dann meint man, dass der Unterdruck (Sog) zieht. Luftdruck kann aber nur drücken - nicht ziehen. Der gegenüber liegende höhere Druck arbeitet gegen den niederen Druck, das Resultierende bestimmt Richtung und Kraft. Viele Darstellungen die den Sog über dem Flügelprofil mit Kraftpfeilen vom Profilrücken ausgehend zeigen, sind somit physikalisch nicht korrekt. Auch im Unterdruck herrscht Luftdruck, nur eben weniger. Unterdruck ist noch lange kein Vakuum. Somit hat das Wort Vakuum in unserm Themenbereich nichts verloren, auch wenn es umgangssprachlich all zu häufig gebraucht wird.
Das Wort "Sog" suggeriert die Vorstellung, dass Luftdruck aktiv ziehen kann. Auch wenn Jeder glaubt zu wissen was gemeint ist, so gibt es keinen Grund diese grundsätzlich irreführende Vorstellung zu vertreten.
In der Pneumatik ist das wohl bekannt, in der Vergasertechnik ebenfalls weshalb für eine hohe Kolbenfüllung bei 4-Taktern mit Turbos oder Kompressoren nachgeholfen wird – "saugen" allein, also der nachschießende, mit Trägheit behaftete, äußere Luftdruck schafft keine 100%ige Kolbenfüllung.
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