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 Schwerkraft und Luftdruck in allen Gefäßen gleich sind.

Die Verbindung zwischen den Röhren kann sogar oberhalb des gemeinsamen Flüssigkeitsspiegels liegen, solange die Verbindungsleitung vollständig mit Flüssigkeit gefüllt ist und ihre Anschlüsse an die Gefäße unterhalb deren Flüssigkeitsspiegel mündet. Dieses Prinzip wird bei der Heberleitung und auch beim Hotoppschen Heber zur Entleerung von Schleusenkammern angewandt. Beim Hotoppschen Heber wird die Füllung des „Verbindungsrohres“ bzw. des Ablaufrohres durch Unterdruck, der durch einen kleinen hydraulischen Kolben erzeugt wird, herbeigeführt; wodurch das Saugheberprinzip anspringt.

Wenn jede Röhre vollständig mit einer unterschiedlichen Flüssigkeiten befüllt ist, verhalten sich die Höhen der im Gleichgewicht stehenden Flüssigkeitssäulen umgekehrt proportional zum spezifischem Gewicht. (Sofern sich -wie in der Abbildung unten- in einer einzelnen Röhre zwei verschiedene Flüssigkeiten befinden, trifft dieser Zusammenhang unmittelbar nur zu, wenn die Kontaktfläche zwischen den beiden Flüssigkeiten als Referenzhöhe angenommen wird.) Leichtere Flüssigkeiten steigen also höher.

↑ Die maximale Höhe ist von Luftdruck und Schwerkraft begrenzt. Bei einem Luftdruck von $p=10^{5}\,\mathrm {Pa}$ , einer Schwerebeschleunigung von $g=10\,\mathrm {\tfrac {m}{s^{2}}}$ und einer Dichte der Flüssigkeit von $\rho =10^{3}\,\mathrm {\tfrac {kg}{m^{3}}}$ beträgt die maximale Höhe $h$ höchstens $h={\tfrac {p}{g\cdot \rho }}=10\,\mathrm {m}$ . Ab dieser Höhe würde ein Vakuum entstehen, meist wird die Flüssigkeit jedoch vorher schon gasförmig.
↑ siehe dazu auch die Grafik bei Friedrich Engelhard: Kanal- und Schleusenbau. Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-709-19963-3, S. 205 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).

[1] Die maximale Höhe ist von Luftdruck und Schwerkraft begrenzt. Bei einem Luftdruck von $p=10^{5}\,\mathrm {Pa}$ , einer Schwerebeschleunigung von $g=10\,\mathrm {\tfrac {m}{s^{2}}}$ und einer Dichte der Flüssigkeit von $\rho =10^{3}\,\mathrm {\tfrac {kg}{m^{3}}}$ beträgt die maximale Höhe $h$ höchstens $h={\tfrac {p}{g\cdot \rho }}=10\,\mathrm {m}$ . Ab dieser Höhe würde ein Vakuum entstehen, meist wird die Flüssigkeit jedoch vorher schon gasförmig.

[2] siehe dazu auch die Grafik bei Friedrich Engelhard: Kanal- und Schleusenbau. Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-709-19963-3, S. 205 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).