1 Druck auf Behälterdeckel
Auf einen Behälterdeckel von 650 mm Durchmesser wirkt ein Gasdruck von 3,2 bar. Welche Kraft belastet den Deckel?
kN F 106
18. Januar 2022
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2 Hydraulischer Heber
Wie gross muss der Öldruck in bar und in N/m2 eines hydraulischen Hebers sein, damit eine Maschine von 950 kg Gesantgewicht gehoben werden kann?
Der wirksame Kolbendurchmesser beträgt 80mm.
bar , p185
3 Druck unter der Seeoberfläche
Wie gross ist der hydrostatische Druck in bar und in N/m2 120 m unter der Seeoberfläche?
p11 8, bar
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4 Eintauchtiefe
Ein zylindrisches Becherglas mit der Masse 200g, der Grundfläche 30cm2 und der Höhe 10cm schwimmt aufrecht in Wasser. Es wird 2cm hoch mit Sand der Dchte 1,5g/cm3 gefüllt.
Wie weit sinkt das Becherglas ins Wasser ein?
cm 3
5 Reissnagel
Der Kopf eines Reissnagel hat die Fläche von 1cm2. Der
Querschnitt der Reissnagelcpitze beträgt 0,1mm2. Der Nagel wird mit einer Kraft von 10N in ein Brett gepresst.
Wie gross ist der Druck am Kopf und wie gross an der Spitze des Nagels?
/ 2
100kN m / 2
1MN m
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6 Meerwasser
Die Dichte von Meerwasser beträgt 1025kg/m3. Welcher Druck in Pa und bar herrscht in 10'000m Meerestiefe (Der Luftdruck wird vernachlässigt)?
KIT-Chemiker entwickeln auf der Basis von polymeren Hydrogelen ein neuartiges Verfahren zur Gewinnung von Trinkwasser
Aufbau zum Entsalzen von Meerwasser mit Hilfe von Druck (Grafik: Johannes Höpfner, KIT) Für 700 Millionen Menschen weltweit, so die UN, ist Trinkwasser knapp. Abhilfe kann in Küstengebieten die Entsalzung von Meerwasser schaffen. Die gängigen Methoden, vor allem Destillation und Umkehrosmose, benötigen jedoch viel Energie – und sind für die oft armen Regionen zu teuer. Chemiker des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) arbeiten an einem völlig neuen Verfahren. Quellfähige Kunststoffpartikel (Superabsorber), ähnlich denen in Windeln, dienen dabei als Filter: Beim Quellen nehmen sie nur einen Teil des Salzes auf, beim Auspressen geben sie salzarmes Wasser ab.
bar 1005
Meerwasser Meerwasser, umfaßt rund
97% aller Wasservorräte unseres Planeten. Da
Meerwasser zum überwiegenden Teil (96,5%) aus reinem Wasser besteht, sind seine
physikalischen Eigenschaften vor allem
von denen des reinen Wassers bestimmt. Die Farbe des Meerwassers wird bestimmt durch das aus dem Wasserkörper zurückgestreute Licht,
wobei das von der Oberfläche reflektierte Licht ausgeschlossen ist.
Reines Meerwasser ist blau wegen des Minimums
der Attenuation und hoher Streuung Supstanzen im
Meerwasser Vertikalverteilung der chemischen Elemente im
Ozean.
7 Autoreifen
In einem Autoreifen beträgt der Luftdruck 2,8bar.
Berechnen Sie die Kraft, mit welcher die Luft im Innern auf ein Reifenstück der Fläche 4cm2 drückt.
N 112
Reifendruck Der Reifendruck ist entscheidend für die
optimale Verwendungsfähigkeit Ihres Autoreifens, daher sollten Sie ihn regelmäßig
(zwei Mal im Monat) überprüfen. Ein falscher
Reifendruck führt zu erhöhtem Verschleiß und
erhöht das Risiko eines Reifenschadens. Zudem verursacht ein zu niedriger
Luftdruck im Reifen einen erhöhten Kraftstoffverbrauch. Dieser
Mehrverbraucht von Sprit kann laut dem Verband der
Automobilindustrie bis zu 10 Prozent liegen.
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8 Blechkanister mit Petroleum
Ein Blechkanister wird mit Petroleum gefüllt, bis der Druck durch die Gewichtskraft am Boden des Kanisters 2,8kPa beträgt.
Bis zu welcher Höhe wurde Petroleum eingefüllt ( / 3
86 ,
0 kg dm
)?
cm 19 , 33
9 Druck auf Kolben in Glaszylinder
In einem Glaszylinder ist Luft eingeschlossen, der Druck in dieser Luftmenge ist gleich dem äusseren Luftdruck von
bar 013 ,
1 .
Nun wird ein Kolben mit 5cm2 Querschnittfläche soweit in den Zylinder geschoben, bis der Luftdruck in der
eingeschlossenen Luftmenge 2,2bar grösser ist als der äussere Luftdruck.
a) Mit welcher Kraft wirkt die eingeschlossene Luftmenge auf den Kolben?
b) Mit welcher Kraft wirkt die Aussenluft auf den Kolben?
c) Mit welcher Kraft muss zusätzlich von aussen auf den Kolben gedrückt werden?
N 65 , 160
N 65 , 50
N 110
F
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10 Perlentaucher
Perlentaucher erreichen bei ihrer Arbeit Tiefen bis 35m. Mit welcher Kraft drückt das Meerwasser auf das Trommelfell mit der Fläche von 55mm2 (MW 1025kg/m3, pL 1,02bar)?
N 31 , 32
Das Trommelfell bildet die Grenze zwischen Außen- und
Mittelohr. Ähnlich wie ein Segel hängt dieses Häutchen (Membran) im Gehörgang und wird von den Schallwellen der Geräusche in Schwingung
gebracht.
T r o m m e l f e l l S t e i g b ü g e l p l a t t e
Steigbügelfläche
2 2
, 3 mm
11 Luftdruckpumpen bei Unterseeboten (U-Boot)
U-Boote haben Seitentanks, die geflutet oder mit Druckluft wieder leergepumpt werden können. Es steht Druckluft mit
bar 5 ,
21 zur Verfügung. Bis in welche Tiefe darf das U-Boot höchstens tauchen, wenn sichergestellt sein muss, dass der Druck ausreicht, das Wasser aus den Tauchtanks pressen zu können?
(MW 1025kg/m3, pL 1,013bar)?
N 31 , 32
Tauchvorgang
Seitentanks mit Meerwasser
füllen
Tauchvorgang Abgeschlossen
Auftauchen Seitentanks
leeren
Auftauchvorgang
abgeschlossen Seitentanks
leer
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12 Sauerstoffflasche für Autogenschweissung
In eine Sauerstofflasche werden 8000 Liter Sauerstoff von bar
022 ,
1 eingefüllt. Der Flaschennhalt beträgt 60 Liter.
Wie gross ist der Druck in der Sauerstoffflasche?
(Lösungsidee: pV konstant)
bar 3 , 136
Autogen-Schweissen In der Regel ein Acetylen- Sauerstoff-Gemisch. Die Temperatur der Flamme beträgt dabei etwa 3200
°C. In der Regel wird ein Schweißdraht als Zusatzwerkstoff verwendet.
Sauerstoffflasche (blau) Acethylen (gelb)
Eine Acetylenflasche ist eine mit dem technischen
Gas Acetylengas (Summenformel C2H2, chemisch Ethin) gefüllte Gasflasche. Das Gas wird
unter anderem beim autogenen Schweißen,
autogenen Brennschneiden und zum
Hartlöten verwendet.
Der maximale Druck in der Flasche beträgt, abhängig von der Temperatur, ca.
200bar.
(Prüfdruck 300bar)
13 Wasserdruck im Mehrfamilienhaus
Im Erdgeschoss eines Mehrfamilienhauses beträgt der Druck in der Wasserleitung 4bar. Der vierte Stock befindet sich
m
14 über dem Erdgeschoss.
Berechnen Sie den Druck, der in den Wasserleitungen im vierten Stock herrscht.
Wasserversorgung
Aus einem hochgelegenen Behälter (Hochbehälter) oder aus einem hohen Wasserturm (wenn das Gelände flach ist) fließt das Wasser durch das Röhrensystem zu den Abnehmern. Ohne Reibungsverluste müsste die Feuerwehr bzw. die Fontäne bis auf das Niveau des Hochbehälters spritzen können.
bar 627 , 2
Druckerhöhungsanlage
Moderne Anlage zur Druckerhöhung mit
Pumpe
Wasserturm
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14 Marianengraben
J. Piccard erreichte 1960 in einer Tauchkugel den
Meeresboden in 11'512m Tiefe. Die Tauchkugel hatte einen Aussendurchmesser von 2,18m. Sie besass ein
Kreisförmiges Fenster mit der Fläche von 0,126m2.
a) Berechnen Sie den Wasserdruck in bar und in 11'512m Tiefe.
b) Bestimmen Sie die Kraft, mit der das Wasser auf das Fenster drückt.
c) Welche Kraft wirkt auf die gesamte Oberfläche, wenn diese 14,93m2 beträgt?
bar 1129
kN 229 ' 14
kN 508 ' 168
Don Walsh und Jacques Piccard
Die Trieste vor dem Rekordtauchgang
Am 23. Januar 1960 tauchten Piccard und
der amerikanische Marineleutnant Don Walsh mit der Trieste
auf den Grund des Challengertiefs im Marianengraben. Sie erreichten eine Tiefe von 10.916 Metern, es
herrschte ein Wasserdruck von circa
1100 bar.
Was aber macht den Bathyscaphen Trieste so stabil? Konstruiert hatte ihn
Jacques Piccard gemeinsam mit seinem
Vater, Auguste. Das Tauchboot bestand aus einem zigarrenförmigen
Rumpf, der die
15 Quecksilbersäule
Noch vor Otto von Guericke untersuchte der italienische Physiker Evangelista Torricelli (1608-1647) den Luftdruck (101325Pa). Er füllte in einseitig offenes Rohr vollständig mit Quecksilber (Dichte 13,6 g/cm3), drehte es um und tauchte das offene Ende in ein mit Quecksilber gefülltes Becken. Es zeigte sich, dass die Quecksilbersäule unabhängig von der Länge des Rohres eine Höhe h von ca. 760 mm hatte, die je nach Wetterlage schwankte.
Beweisen Sie mit einer Berechnung die vorhandene Aussage.
Berechnen Sie den Druck von 1mm Queqsilbersäule.
Vergleichen Sie diesen Druck mit dem Luftdruck.
bar 627 , 2
Torr Zu Ehren von Torricelli
wurde früher die Druckeinheit 1 Torr eingeführt. Dies entspricht
der Bodendruck einer 1 mm hohen Quecksilbersäule.
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TG
4.6
101
Frage
TG
4.6
102
Frage
TG
4.6
103
Frage
TG
4.6
104
Frage
