Absoluter Druck ist definiert als der Druck, der in Bezug auf ein perfektes Vakuum gemessen wird, also einen Raum, in dem es keine Materie und daher keinen Druck gibt. Im Gegensatz zum Relativ- oder Manometerdruck, der im Verhältnis zum lokalen Atmosphärendruck gemessen wird, wird beim Absolutdruck der absolute Nulldruck als Referenz verwendet.
Der absolute Druck kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:
Pabs=Patm+Pman
Dabei ist Pabs der absolute Druck, Patm der Atmosphärendruck und Pman der Manometerdruck. Der normale atmosphärische Druck auf Meereshöhe beträgt ungefähr 101,325 kPa (Kilopascal), obwohl er je nach Höhe und Wetterbedingungen variieren kann.
Messeinheiten
Zu den Druckmesseinheiten gehört das Pascal (Pa) im Internationalen Einheitensystem (SI), wobei ein Pascal einem Newton pro Quadratmeter (N/m²) entspricht.
Andere gebräuchliche Einheiten sind der Bar, der psi (Pfund pro Quadratzoll) und der Torr (Millimeter Quecksilbersäule, mmHg), wobei 1 bar 100 kPa, 1 psi 6894,76 Pa und 1 Torr 133,322 Pa entspricht.
Absolutdruckmessung
Zur Messung des Absolutdrucks werden Geräte verwendet, die Absolutdruckmessgeräte oder Absolutdruckwandler genannt werden. Diese Instrumente dienen zur Messung des Drucks relativ zu einem perfekten Vakuum.
Es gibt verschiedene Arten von Absolutdruckmessgeräten, von denen wir die folgenden hervorheben:
- Membrandruckmessgeräte : Sie verwenden eine flexible Membran, die sich unter Druckeinfluss verformt. Die Membranverformung wird in ein elektrisches Signal umgewandelt, das proportional zum Absolutdruck ist.
- Piezoresistive Manometer : Basierend auf dem piezoresistiven Effekt, bei dem sich der Widerstand eines Materials mit dem Druck ändert. Diese Manometer sind für ihre hohe Präzision bekannt und werden häufig in industriellen und wissenschaftlichen Anwendungen eingesetzt.
- Kapazitätsmanometer : Sie messen den absoluten Druck, indem sie die Kapazität zwischen zwei leitenden Platten ändern, die durch ein dielektrisches Material getrennt sind, das sich unter Druck verformt. Sie sind sehr präzise und eignen sich zur Messung niedriger Drücke.
Unterschiede zum Manometerdruck
Ein wichtiger Unterschied ist der Unterschied zwischen absolutem Druck und Überdruck. Der Manometerdruck misst den Druck relativ zum lokalen Atmosphärendruck. Wenn also ein Manometer Null anzeigt, bedeutet das nicht, dass kein Druck vorhanden ist, sondern dass der Systemdruck dem Atmosphärendruck entspricht.
Im Gegensatz dazu weist ein Absolutdruckmesser von Null auf ein perfektes Vakuum hin.
Praktische Überlegungen
In der Praxis ist es von entscheidender Bedeutung, für eine bestimmte Anwendung die geeignete Art der Druckmessung auszuwählen. Beispielsweise ist bei Unterwasser- und Weltraumanwendungen, bei denen der Atmosphärendruck erheblich schwankt oder gar nicht vorhanden ist, der absolute Druck die am besten geeignete Referenz.
Darüber hinaus kann es in industriellen Prozessen, in denen mit hohen Drücken gearbeitet wird, nützlicher sein, den absoluten Druck zu kennen, um die Sicherheit und Effizienz der Ausrüstung zu gewährleisten.
Tabelle mit Beispielwerten
Nachfolgend finden Sie eine Tabelle mit Beispielen für absolute Drücke in verschiedenen Situationen und Anwendungen. Der Übersichtlichkeit halber werden die Werte in Pascal (Pa) und Kilopascal (kPa) ausgedrückt.
Hier ist natürlich eine aktualisierte Tabelle mit Beispielen für absolute Drücke, einschließlich eines Werts im Zusammenhang mit der Kernenergie:
|
Situation/Anwendung |
Absoluter Druck (Pa) |
Absoluter Druck (kPa) |
Erläuterung |
|
perfektes Vakuum |
0 |
0 |
Ein theoretischer Zustand ohne Materie oder Druck. |
|
Weltraum (nahe dem Vakuum) |
~1 × 10⁻⁶ |
~0,000001 |
Fast leerer Raum mit extrem niedrigem Druck. |
|
Labor-Vakuumkammer |
~1 × 10⁻⁵ |
~0,00001 |
Wird für wissenschaftliche Experimente mit sehr niedrigen Drücken verwendet. |
|
Stratosphäre (~30 km über dem Meeresspiegel) |
1 000 |
1 |
Aufgrund der Höhe ist der Luftdruck viel niedriger als auf Meereshöhe. |
|
Standardatmosphärendruck auf Meereshöhe |
101 325 |
101.325 |
Standarddruck auf Meereshöhe, der in vielen Anwendungen als Referenz verwendet wird. |
|
Innenseite eines Autoreifens (aufgepumpt) |
200 000 |
200 |
Hoher Druck, um das Gewicht des Fahrzeugs zu tragen. |
|
Wasserdampf in einem Schnellkochtopf |
250 000 |
250 |
Lässt Wasser bei Temperaturen über 100 °C kochen. |
|
Brennraum eines Automotors |
3 000 000 |
3 000 |
Bei der Verbrennung entsteht in den Motorzylindern hoher Druck. |
|
Tauchflasche (Fülldruck) |
20 000 000 |
20 000 |
Hoher Druck, um bei Tauchgängen ausreichend Luft bereitzustellen. |
|
Caldera Industrie |
15 000 000 |
15 000 |
Wird zur Erzeugung von Hochdruckdampf in industriellen Prozessen verwendet. |
|
Kernreaktor (Dampferzeugung) |
7 000 000 |
7 000 |
Hochdruck in den Dampferzeugern von Kernreaktoren zur Stromerzeugung. |
|
Meeresboden (10.000 m unter dem Meeresspiegel) |
110 000 000 |
110 000 |
Hoher Druck durch das Gewicht der Wassersäule in großer Tiefe. |
|
Hyperbare (Hochdruck-)Testkammer |
1 000 000 |
1 000 |
Simuliert hohe Drücke für Gerätetests und Schulungen. |