Der Druck

In 10 m Tiefe lastet im Vergleich zur Oberfläche der doppelte Druck auf unserem Körper. Warum werden wir unter diesen Umständen nicht zusammengedrückt? Die meisten Stoffe lassen sich in drei Zustandsformen ordnen: fest, flüssig oder gasförmig. Feste Stoffe haben ein festes Volumen und eine bestimmte Form. Sie lassen sich nicht zusammenpressen. Flüssigkeiten haben ebenfalls ein bestimmtes Volumen, aber keine bestimmte Form. Sie sind, soweit hier interessant, ebenfalls nicht zusammendrückbar. Gase dagegen haben weder eine bestimmte Form noch ein bestimmtes Volumen. Sie können zusammengedrückt (= komprimiert) werden.

In einem Gas fliegen die einzelnen Teilchen (Moleküle oder Atome) ungeordnet durcheinander. Sie stoßen sich dabei gegenseitig und prallen gegen die Gefäßwände. Die Summe dieser vielen Stöße auf die Wand bewirkt den Druck. Die Stöße erfolgen in gleicher Weise gegen sämtliche Gefäßwände, also z.B. gegen Boden und Decke. Der Druck ist daher in allen Richtungen gleich groß.

Der menschliche Körper besteht zu einem große Teil aus festen und flüssigen Stoffen. Der Taucher wird daher nicht zusammengedrückt. Nur die gasgefüllten Körperhohlräume werden vom Druck beinflusst! Wenn diese Hohlräume durch Luftzufuhr von außen auf dem Umgebungsdruck gehalten werden, behalten sie ihr Volumen bei.


Exkurs in die Physik

Physikalisch verhält sich der Druck wie folgt:

Alle Luftteilchen, die sich in einer gedachten Säule mit 1 cm² Bodenfläche in unserer Atmosphäre befinden, haben eine Masse von ungefähr 1 kg. Auf diese Masse wirkt an der Erdoberfläche die Erdbeschleunigung (Schwerkraft) mit dem Zahlenwert von 9,81 m/s². Die Luftsäule über also auf die Erde eine Kraft aus (Kraft = Masse x Beschleunigung). Diese Kraft beträgt 1 kg x 9,81 m/s² = 9,81 kgm/s². Für die Bezeichnung "Kilogramm-Meter pro Sekundenquadrat" hat man den Namen "Newton [N]" gewählt. 9,81 kgm/s² sind also 9,81 N.

Druck ist definitionsgemäß eine Kraft, die auf eine Fläche wirkt. Da 1 m² aus 10.000 cm² besteht, wirkt auf 1 m² Erdoberfläche demnach eine Kraft von 9,81 N x 10.000 = 98.810 N/m². Vereinfacht kann man sagen, dass der Normalluftdruck in Meereshöhe also rund 100.000 N/m² beträgt. Diese Größe nennt man international 1 bar. 1 bar wird unterteilt in 1000 Millibar. Aufgrund geänderter Vereinbarungen über physikalische Messgrößen ist 1 Millibar durch 1 Hectopascal zur ersetzen: 1 bar = 1000 Hectopascal.

Der Luftdruck ist jedoch auch abhängig von der Wetterlage und von der Höhenlage des jeweiligen Messstandortes. In 3000 m Höhe auf einem größeren Berg beträgt er z.B. nur noch rund 700 hPa.


Unter Wasser muss man zum Luftdruck noch den Druck hinzuzählen, der durch die Wassersäule ausgeübt wird. Eine Wassersäule von 10 m Höhe übt den gleichen Druck aus wie die Luftsäule unserer Atmospäre, nämlich nochmal 1 bar. In 10 m Wassertiefe herrscht also ein absoluter Druck von 2 bar. Je 10 m Wassertiefe nimmt der Druck nochmals um 1 bar zu. In 20 m Tiefe herrscht also ein Druck von 3 bar. In 30 m von 4 bar usw. Man kann den absoluten Druck in einer bestimmten Wassertiefe leicht nach der nebenstehenden Formel ausrechnen.

Übungsfrage

Welcher Druck herrscht in einer Wassertiefe von 15 Metern?