Kommunizierende Gefäße

Leon hat einen mit Wasser gefüllten Behälter. Die Wasseroberfläche ist flach – das Wasser ruht. Das Wasser im Behälter übt Druck in alle Richtungen aus. Je weiter weg von der Oberfläche, desto mehr Druck ist da. Leon verbindet den Becher mit einem anderen, leeren Becher, mit einem an beiden Enden befestigten Strohhalm auf den Boden jedes Behälters.

Dieser Aufbau ist ein Beispiel für kommunizierende Gefäße. Mal sehen, was jetzt passiert. Im ersten mit Wasser gefüllten Becher ist der Druck zunächst höher, und in den zweiten, leeren Becher niedriger. Der Druck im ersten Becher drückt das Wasser durch den Strohhalm in den zweiten Becher. Wenn das Wasser von einem Becher zum anderen fließt, ändert sich der Wasserstand , ebenso der Druck in den Bechern.

Wo der Wasserspiegel sinkt, sinkt der Druck. Wo der Wasserspiegel steigt, steigt der Druck. Wasser fließt von einem Becher zum anderen, bis der Druck in beiden Bechern gleich ist. Da der Druck in Flüssigkeiten vom Abstand zur Oberfläche abhängt, gleicht der Druck in beiden Bechern sich aus, sobald der Wasserstand gleich ist. Es ist wichtig, dass die Becher oder Gefäße in gewisser Weise verbunden sind, dass die Flüssigkeit zwischen ihnen frei fließen kann, und dass der Luftdruck über der Oberfläche derselbe ist.

Sind diese Bedingungen erfüllt, fließt die Flüssigkeit immer von einem Becher zum anderen bis es sich in jedem Becher auf dem gleichen Niveau einpendelt. Das heißt, bis der Druck in jedem Becher gleich ist. Dies geschieht unabhängig von der Form oder Größe der Gefäße, oder die Art der Flüssigkeit. Dies nennt man das Prinzip der kommunizierenden Gefäße. Deshalb werde ich also immer ganz nass, wenn ich Oma Ellens Garten gieße?

Meine Gießkanne ist ein kommunizierendes Gefäß, und der Druck drückt Wasser heraus! Der Ausguss und der Hauptbehälter der Gießkanne sind miteinander verbunden, also hast du recht Leon, sie kann als kommunizierendes Gefäß angesehen werden. Wenn Leon den Hauptbehälter durch die Öffnung oben füllt, steigt der Wasserstand im Inneren. Wenn der Wasserspiegel steigt, steigt der Druck im Hauptbehälter, und drückt das Wasser den Auslauf hinauf. Leider ist die Öffnung des Ausgusses in Leons Gießkanne niedriger ist als die Öffnung im Hauptbehälter.

Der Pegel, auf dem sich das Wasser absetzen sollte, liegt also etwas oberhalb der Öffnung des Ausgusses. Druck drückt das Wasser durch die Öffnung des Ausgusses heraus, bis sich die Flüssigkeit schließlich auf gleichem Niveau absetzen kann sowohl im Ausguss als auch im Hauptbehälter. Um beim nächsten Mal nicht nass zu werden, sollte Leon sich daran erinnern, wie kommunizierende Gefäße funktionieren. Er kann versuchen, die Gießkanne nicht zu überfüllen, oder er könnte einen anderen nehmen, wo der Auslauf länger und höher ist als das Hauptgefäß! Kommunizierende Gefäße werden in vielen Situationen eingesetzt!

Eine der häufigsten Anwendungen ist in Wassertürmen. Ein Wasserturm ist ein großer erhöhter Wassertank. Der Wassertank ist über Rohre mit nahegelegenen Gebäuden verbunden. Rohre und Wasserturm bilden ein kommunizierendes Gefäß. Der Druck an einem beliebigen Punkt in den Rohren ist gleich dem Druck auf gleicher Höhe im Inneren des Wasserturms.

Wenn also Wasser in den Turm gepumpt wird, füllt Wasser auch die Rohre. Wenn ein Wasserhahn in einem der nahe gelegenen Gebäude eingeschaltet wird, lässt der Druck Wasser durch das Rohr und aus dem Wasserhahn fließen. Kommunizierende Gefäße sind ein äußerst nützlicher Teil des Lebens ... bei richtiger Anwendung!