.
Es geht hier um die Frage was Druck oder Luftdruck ist, und welche Kraft ein Vakuum hat. Es gibt zumindest einen Menschen auf der Welt, der glaubt, man könnte auf der Erde eine Wand die in einem Raum ist mit keiner Kraft aus diesem bewegt. Denn im Raum würde ein „Unterdruck“ entstehen, da wären dann eben 0 Bar und der „Außendruck“ würde so einen Raum einfach zerdrücken. Man kann auch mit 5000t Gewichtskraft an der Wand ziehen, man bekommt die nicht bewegt.
Abb.1
Wir haben also unbewegliches in Beige, ein Seil in Grau, zwei Rollen in Rot und zwei Schallen in Blau. Das ganz helle Blau im Hintergrund ist die Luft. Der Luftdruck beträgt genau 1 Bar und das sind 10,3t/m². Weil „Gewichtskraft“ für viele einfacher zu verstehen ist, schreibe ich das nicht in Newton pro Fläche. Die Schalen sind genau 1m breit und haben eine Dicke von 10cm. Beide Schalen wiegen auch dasselbe.
Die Luft drückt nun die rechte Schale in den Raum. Die Frage ist, wie viel an Gewicht muss man auf die linke Schale stellen, damit die rechte Schale aus den Raum gezogen wird, und die linke auf dem „Klotz“ zu liegen kommt. Ich sage, man muss nur etwas mehr als 10,3t auf die linke Schale stellen und schon zieht man die rechte aus den Raum. Die andere Aussage ist, auch wenn ich 5000t auf die linke Schale stelle, ich kann die rechte nicht aus den Raum ziehen. Dazu ein Bild:
Abb.2
Die schwarzen Quadrate sind die Gewichte auf der linken Schale und das Weiß im Raum auf der rechten Seite zeigt nun, dass dort keine Luft drin ist, dort sind also 0 Bar. Die eine Aussage ist nun, das Bild wäre nicht möglich, egal wie groß man die Gewichte auch auf der linken Seite macht, man kann die rechte Schale nicht bewegen. Das wollen wir nun mal versuchen zu klären. Dazu verändern wir das Bild und nehmen mal ein paar Dinge weg:
Abb.3
Wir haben die Luft weggenommen, die Gewichte auf der linken Seite, und die Seitenwände des Raums auf der rechten Seite. Nun stellen wir mal ein Gewicht von 1 Tonne auf die rechte Schale:
Abb.4
Die Gewichtskraft auf der rechten Seite zieht nun die Schale nach unten. Um die Schale wieder den 1m anzuheben, müssen wir nun auf der linken Seite einfach ein Gewicht von etwas mehr als 1 Tonne stellen, danach recht aber eine Tonne um beide Seiten in „Waage“ zu bleiben. Hier das Bild mit beiden Seiten wieder in Waage:
Abb.5
Bisher ist alles ganz einfach, nun bringen wir mal die Seitenwände auf der rechten Seite wieder an:
Abb.6
Da passiert nun natürlich nichts weiter, darum nehmen wir die Gewichte nun auf der linken Seite mal weg:
Abb.7
Was soll nun groß anderes passieren, die rechte Seite geht nach unten. Bis hierher sollte keiner ein Problem haben. Nun stellen wir die Gewichte wieder auf die linke Seite und machen mal die Seitenwände auf der rechten Seite höher:
Abb.8
Wir haben also Abb.6 wieder und nur die Seitenwände erhöht. Nun nehmen wir mal die Gewichte auf der rechten Seite weg, und füllen flüssige Luft oben auf die Schale. Die Wände sind alle abgedichtet, so kann die Luft nicht nach unten oder zur Seite wegfließen:
Abb.9
Alles wir gehabt, nehmen wir die Gewichte nun auf der linken Seite runter, wird das Gewicht der flüssigen Luft die rechte Seite runterdrücken. Das Gewicht auf der rechten Seite ist genau 1 Tonne. Wenn wir dann auf die linke Seite ein etwas größeres Gewicht als 1 Tonne stellen, dann ziehen wir die recht Seite natürlich wieder hoch. Um das Ganze in „Waage“ zu halten reicht aber genau 1 Tonne auf der linken Seite. Das Ganze funktioniert natürlich auch mit größeren Gewichten, es muss nur immer ein Gleichgewicht vorhanden sein. Wir können auch die rechte Seite so bauen, das man da 10,3t flüssige Luft auf den Raum über die Schale füllen kann. Dann muss man eben auf der linken Seite auch Gewichte mit 10,3t stellen um beide Seiten im Gleichgewicht zu halten. Ist die Schale auf der rechten Seite unten in dem Raum, muss man eben etwas mehr als 10,3t auf die linke Seite stellen, um die Schale aus dem Raum zu „heben“.
Auch alles im Grunde ganz einfach, sollte Jeder soweit verstanden haben. Nun machen wir es mal ein wenig spannender, wir bauen eine neue Wand auf der rechten Seite, aber links von unserem Raum. Und wie füllen in den neuen Raum gleich mal flüssige Luft:
Abb.10
Das verändert nun aber soweit nun auch nichts. Beide Seiten bleiben weiter in Waage. Nun bohren ein Loch in die Mittelwand, was wird nun passieren? Bleiben beide Seite in Waage? Verändert sich was? Schauen wir einfach mal:
Abb.11
Es passiert nichts. Beide Seiten bleiben in Waage, und durch das Loch fließt auch keine flüssige Luft. Wir machen langsam weiter und stellen noch einen Raum mit flüssiger Luft daneben:
Abb.12
Da nun nichts passiert, könnten wir die Löcher auch größer machen. Wegen den Löchern haben die Zwischenwände eh keine Funktion und wir nehmen die einfach weg. Was dann an „Substanz“ fehlt füllen wir einfach mit flüssiger Luft nach. Man kann auch sagen, wir ersetzen die Seitenwände einfach mit flüssiger Luft:
Abb.14
Natürlich verändert das auch nichts. Das Gewicht von 1t auf der linken Seite hält das Gewicht was auf die Schale auf der rechten Seite „drückt“. Wir können also auf den ganzen Boden auch flüssige Luft gießen und die eine Seitenwand auf der rechten Seite auch entfernen:
Abb.15
Wir füllen also den ganzen Boden des Planeten mit flüssiger Luft. Das Gewicht auf der linken Seite hält weiter die rechte Seite in Waage. Auf der Schale auf der rechten Seite drückt nur das Gewicht der flüssigen Luft, welche genau über der Schale ist. Die flüssige Luft steht genau 1m über der Schale. So nun müssen wir es auf unserem Planeten nur noch ein wenig wärmer machen, so das die flüssige Luft gasförmig wird:
Abb.16
Damit haben wir dann Abb.2 erreicht. Wir sehen also, es spielt nur das Gewicht der Flüssigkeit oder auch des Gases über der rechten Schale eine Rolle. Auf der Erde sind das 10,3t wenn die Schale genau 1m² hat, man sagt auch, der Luftdruck auf der Erde ist 10,3t/m². Habe ich auf der linken Seite ein Gewicht, das genauso groß ist, kann ich die Schale auf der rechten Seite halten, auch wenn im Raum dort 0 Bar sind, eben ein Vakuum. Habe ich die Schale in dem Raum wie auf Abb.1:
Abb.17
Hier muss ich auf die linke Schale einfach nur etwas mehr als 10,3t an Gewicht stellen, und schon kann ich die rechte Schale aus den Raum ziehen, und habe dann dort im Raum 0 Bar. Ich brauche also keine 5000t, und eine Seitenwand aus Stahl mit 10cm hält dem „Außendruck“ von 10,3t/m² auch ohne Probleme stand.
Wenn das nun aber so ist, warum gibt es keine Raum mit wirklich genau 0 Bar? Warum hat ein Ultrahochvakuum noch 10-19 Bar? Warum nicht 0 Bar?
Das liegt daran, das ja ein Atom im Raum schon ausreicht, ganz weit hinter dem Komma dann eine 1 zu machen. 10-19 Bar sind wirklich verdammt wenig, ausgeschrieben ist das:
0,000.000.000.000.000.000.1 Bar
Wenn ich mich nicht verzählt habe. Das Problem ist, man muss auch einen Ultrareinraum bauen, da darf nicht ein Atom Verunreinigung drin sein. Und wenn man nun sagt, ich drücke einfach eine Schale in einen Raum, dann ist ja alles rausgedrückt, der irrt. Man kann einfach nicht so glatte Wände haben, das man wirklich jedes Atom aus dem Raum drückt.