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Strömungen in und an Gebäuden
Zunächst sollten wir uns mit dem Gesetz des Bernoulli 150 vertraut machen. Es
ist ganz einfach. Es besagt nämlich, dass die Summe aus statischem und
dynamischem Druck in strömenden Medien stets gleich ist. Nun müssen wir nur
noch wissen, was diese beiden Arten des Drucks bedeuten. Auch das ist nicht
schwer. Nehmen wir ein praktisches Beispiel, den Gartenschlauch. Ist er
zugedreht, fließt nichts. Allerdings steht er unter Druck. Das ist der statische
Druck. Da wir uns hier hauptsächlich mit strömender Luft befassen, ist da der
statische Druck gleichbedeutend mit dem Luftdruck wie ihn uns die
Wetterämter mitteilen oder den uns das Barometer anzeigt. Steht die Luft, hat
sie nur statischen Druck, den Luftdruck eben. Drehen wir nun den
Gartenschlauch auf und halten die Hand gegen den Wasserstrahl. Spüren wir
eine Druckkraft. Das ist der dynamische Druck.
Leiten wir nun – z.B. mittels eines Ventilators – Luft durch ein Rohr, gerät sie in
Bewegung und hat nun auch Bewegungsenergie (kinetische Energie). Halten
wir am Rohrende unsere Hand vor die Öffnung, spüren wir den Druck, den die
bewegte Luft ausübt. Das ist auch hier der dynamische Druck.
Nach dem Gesetz des Bernoulli ist die Summe beider Druckarten stets gleich.
Also muss – wenn die Luft bewegt wird und damit dynamischen Druck erhält,
gleichzeitig der statische Druck abnehmen, der Luftdruck im Rohr wird also
geringer – exakt um das Maß des dynamischen Drucks. Das ist es also im
Grossen und Ganzen. Das widerstrebt allerdings unserem physikalischen Gefühl,
da man eigentlich annehmen müsste, dass sich der Druck im Rohr erhöhen
müsste. Was allerdings – betrachten wir als Ausgangsdruck den
atmosphärischen Luftdruck – nur insoweit stimmt, als der Pumpendruck
natürlich hinzu addiert werden muss. Haben wir es aber mit Vorgängen zu tun,
bei denen keine Zusatzenergien von außen eingetragen werden, vermindert
sich der statische Druck stets um das Maß des dynamischen Drucks, der bei
strömenden Medien gegeben ist. Damit haben wir die Möglichkeit, durch
entsprechende Techniken den statischen Druck zu senken, nicht aber zu
erhöhen.
Nun ein paar Beispiele, die Sie aus dem Alltag kennen und möglicherweise bis
heute nicht weiter darüber nachgedacht haben:
Aus dem Physikunterricht vergangener Tage erinnern Sie sich noch an die
Wasserstrahlpumpe. Das war eigentlich nichts anderes als ein Glasrohr mit
einem seitlichen Abzweig. Wurde auf den Abzweig ein Gummischlauch
aufgesteckt und sodann der Wasserhahn aufgedreht, wurde über den
Gummischlauch Luft angesaugt. Damit konnte man in Glasgefässen die Luft
absaugen. Der hohe dynamische Druck hat hierbei den statischen Druck im
Glasrohr verkleinert, es bestand somit Unterdruck, zu dem die Luft aus dem
Glasgefäss geströmt ist, da Luft stets vom hohen zum niedrigen Druck strömt.
150 Daniel Bernoulli, 1700 – 1782, schweizerischer Mathematiker und Physiker
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