Tauchphysik

Druck

Für uns Taucher ist das Thema Druck wahrscheinlich eines der wichtigsten überhaupt, denn Druck hat Auswirkungen auf die Menge des Atemgases die wir verbrauchen und ist Ursache vieler physiologischen Effekte.

Was ist Druck?

Kurz gesagt, Druck ist die Menge an Kraft, die auf eine bestimmte Fläche ausgewirkt wird:

Es ist leicht verständlich, dass bei gleicher Kraft der Druck bei geringerer Fläche höher ist. Denkt einfach daran, dass es stärker schmerzt, wenn Euch jemand mit einem Pfennigabsatz auf den Fuß tritt, als mit einer breiten Sohle.

Einheiten

Als Einheiten für den Druck stehen und Pascal (Pa) und Bar (bar) zur Verfügung. Es gilt:
1 N/m² = 1 Pa
10 N/cm² = 1 bar

In angelsächsischen (bzw. in von ihnen beeinflusten) Ländern ist die Grundeinheit für den Druck 1 Pfund pro Quadrat-Inch (pound per square inch = psi).
Damit wir wissen, wie voll unsere Flasche im Ausland ist, hier die Umrechnung:
1 bar = 14,5 psi
1 psi = 0,07 bar

Luftdruck

Auch wenn es uns oft nicht direkt bewusst ist, lastet schon an der Oberfläche ein Druck auf uns. Dieser Druck entsteht durch das Gewicht der über uns stehenden Luftsäule.
Auf Meereshöhe wirkt auf jeden cm² durchschnittlich die Gewichtskraft der Masse Luft- und Wasserdruck von ca. 1kg Luft. Wir haben also im Durchschnitt einen Luftdruck von 10N/cm², was 1 Bar entspricht.

Der Luftdruck sinkt daher auch mit zunehmender Höhe. Auch hier können wir Taucher wieder etwas schummeln und sagen, dass der Luftdruck alle 100m um 0,01bar abnimmt. Bei angenommenem 1 bar auf Meereshöhe hätten wir auf 1500m also 0,85 bar.

Wasserdruck

Wasser hat eine höhere Dichte als Luft (ca. Faktor 800), aber netterweise für uns Taucher ist die Druckzunahme des Wassers leicht zu merken. Alle 10m nimmt der Druck des Wassers um 1 bar zu. Der hydrostatische Druck des Wassers in 10m Tiefe ist beträgt daher 1bar.
Für uns Taucher ist aber nicht nur der reine Wasserdruck wichtig! Für uns relevant ist der sogenannte ...

Umgebungsdruck

Als Taucher ist es für uns wichtig zu wissen, was der absolute Druck auf einer bestimmten Tiefe ist, der sogenannte Umgebungsdruck. Dieser addiert sich aus dem Luftdruck und dem Wasserdruck auf entsprechender Tiefe.

So ergibt sich beim Tauchen:

Tiefe	Luftdruck		Wasserdruck		Umgebungsdruck
10m	1 bar	+	1 bar	=	2 bar
15m	1 bar	+	1,5 bar	=	2,5 bar
27m	1 bar	+	2,7 bar	=	3,7 bar

Auswirkungen

Für uns stellt sich nun die Frage, wie sich der Druck auswirkt. Dabei unterscheidet man zwischen den Auswirkungen auf Gase, Flüssigkeiten und Feststoffe:

Gase können durch Druck leicht komprimiert werden. Das bedeutet, dass sich die gleiche Anzahl Gasmoleküle auf geringerem Raum befinden. Wir nutzen das z.B. um die Tauchflaschen mit Pressluft (d.h. komprimierter Luft) zu füllen. Mehr dazu gibt es im Kapitel über das Gesetz von Boyle und Mariotte
Flüssigkeiten sind kaum komprimierbar, d.h. selbst wenn man auf eine Flüssigkeit hohen Druck ausübt, braucht sie den gleichen Raum wie vorher, nur der Druck innerhalb der Flüssigkeit selbst steigt.
Feststoffe können zwar komprimiert werden, allerdings sind je nach Molekularverbindung unglaubliche Drücke nötig (z.B. um aus Kohlenstoff Diamanten zu machen). Für unser Hobby können wir davon ausgehen, dass Feststoffe praktisch nicht komprimiert werden.


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