Physikalische Grundlagen

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Was bedeutet Druck im physikalischen Sinne?

Die Zustandsgröße Druck (p) ist definiert als eine Kraft (Fn), die gleichmäßig verteilt auf eine bestimmte Fläche (A) wirkt. Diese Kraft kann durch eine Flüssigkeit, durch Gase und durch feste Körper ausgeübt werden.

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Beispiel Druckwaage

Der Druck entspricht hier der Gewichtskraft kalibrierter Gewichte nach nebenstehender Formel. Mit p(e) = Überdruck, m = Masse der Gewichte, g = Fallbeschleunigung und A(0) = (wirksamer) Querschnitt.

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Die Einheiten des Drucks

Abgeleitet aus der Einheit der (Gewichts-) Kraft Newton (N) ergibt sich so die Einheit des Drucks Pascal (Pa) als N je m². Ein Pascal (Pa) entspricht damit dem gleichmäßig auf eine Fläche wirkenden Druck, bei dem senkrecht auf eine Fläche von 1 m² die Kraft 1 N ausgeübt wird.

Pascal (Pa)

Messung in Reinräumen oder bei Strömungsmessung mit Staurohr.

hPa (= mbar)

Gasfließdruck, Gasruhedruck.

bar, KPa, MPa

Standardeinheiten der industriellen Druckmesstechnik.

mmHg

(= Millimeter Quecksilbersäule) Standard für Medizintechnik (Blutdruck) statt früher mmH2O.

micron

Kleinste Einheit (750 micron = 1 hPa) im Druckbereich z.B. beim Vakuumieren von Kälteanlagen.


Druckarten

Druckmessungen vergleichen einen aktuellen Druck mit einem Referenzdruck. In der Druckmesstechnik werden die folgenden Druckarten unterschieden, die eine Aussage über die Beziehung vom Messdruck zum Referenzdruck zulassen. Der Absolutdruck bezieht sich auf den luftleeren Raum des Universums (Druck Null).

Absolutdruck

  • gemessener Druck über absolut Null
  • Referenz, ideales Vakuum
  • Messdruck immer größer als Referenzdruck

Differenzdruck

  • gemessener Druck über oder unter einem beliebigen Referenzdruck
  • Messdruck kleiner oder größer als Referenzdruck
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Überdruck

  • gemessener Druck über dem barometrischen Tages-Luftdruck
  • Referenz Umgebungsdruck
  • Messdruck immer größer als Referenzdruck

Unterdruck

  • gemessener Druck unter dem barometrischen Tages-Luftdruck
  • Referenz Umgebungsdruck
  • Messdruck immer kleiner als Referenzdruck

Lebenswichtig: atmosphärischer Druck

  • Atmosphärischer Druck entsteht durch das Gewicht der Lufthülle, welche die Erde umgibt.