Kommunizierende Röhren
Als Kommunizierende Röhren oder Kommunizierende Gefäße bezeichnet man oben offene, aber unten miteinander verbundene Gefäße. Eine homogene Flüssigkeit steht in ihnen gleich hoch, weil die Schwerkraft und der Luftdruck konstant sind.
Wenn die Flüssigkeit inhomogen ist, verhalten sich die Höhen der Flüssigkeitssäulen (von der Berührungsfläche gerechnet) umgekehrt wie ihr spezifisches Gewicht.
Zwei wichtige Anwendungen
Das Prinzip der kommunizierenden Gefäße ist auf verschiedene Art nutzbar, etwa bei speziellen Messgeräten wie der Schlauchwaage, mit der man Höhenunterschiede auf Bruchteile von Millimetern messen kann.
Auch lässt sich ein Fass (oder ein anderes Behältnis) von oben - also völlig gefahrlos - in ein anderes umfüllen, wenn man einen wassergefüllten kurzen Schlauch gleichzeitig in beide Fässer hinunter stößt. So wird der Luftdruck umgangen und die Flüssigkeit kann überfließen, bis sie in beiden Behältern gleich hoch steht.
Niveaufläche und Messgenauigkeit
Exakter ausgedrückt, fällt der kommunizierende Flüssigkeitsspiegel mit einer Niveau- oder Äquipotentialfläche zusammen, entlang welcher das Schwerepotential konstant ist.
Für genaue Höhenmessungen müssen allerdings einige störende Effekte vermieden werden. Zu ihnen gehören vor allem Schwingungen des Systems, die den Pegelstand an beiden Enden hin- und her schwanken lassen. Auch kleine Differenzen im Luftdruck (Wind!) oder in der Temperatur können sich je nach Bauart und Länge der Röhren merklich auswirken. Bei sehr dünnen Rohren oder Schläuchen macht sich der Kapillareffekt bemerkbar.
Wenn man all diese Effekte durch kontrollierte Bedingungen genau erfasst oder vermeidet, kann man mit Präzisions-Schlauchwaagen über hunderte Meter Höhenunterschiede auf 0,01 mm messen. Auf diese Art lässt sich z.B. das Höhennetz auf beiden Seiten eines breiten Flusses genauer vergleichen, als es mit optischen Messungen durch die feuchte Luft möglich wäre.
Siehe auch
- Hydrostatik, Messtechnik, Nivellement, Vermessung, Geotechnik
- Brunnen, Kanal, Strömung, Wasserhöhe, Wasserstand