Wassersäule


Wassersäule

Der Titel dieses Artikels ist mehrdeutig. Zur Wassersäule in Gewässern siehe Wassersäule (Hydrologie).
Einheit
Norm
Einheitenname Wassersäule
Einheitenzeichen $ \mathrm{WS} $
Beschriebene Größe(n) mechanischer und
hydrodynamischer Druck
Dimensionsname Druck
In SI-Einheiten $ \mathrm{1\, mWS = 9{,}80665 \cdot 10^3 \,\frac{N}{m^2}} $

$ \mathrm{{} = 9{,}80665 \cdot 10^3 \,\frac{kg}{m\, s^2}} $

Siehe auch: Torr, Pascal
Der Flüssigkeitsdruck am Boden ist in allen drei Gefäßen bei gleichem Flüssigkeitsstand identisch.

Die Wassersäule ist eine nicht SI-konforme Einheit zur Messung des Drucks. Ein Meter Wassersäule (Abkürzung 1 mWS) entspricht unter Normfallbeschleunigung 9,80665 kPa (rund 0,1 bar). Die Einheit ist in der Bundesrepublik Deutschland seit 1. Januar 1978 und in der DDR seit 1. Januar 1980 keine gesetzliche Einheit mehr. Sie wird hauptsächlich im Sanitärbereich, im Orgelbau, in der Industrie, für Dichtigkeitsangaben (z. B. für Zelthäute) und in der Medizin bei der maschinellen Beatmung (cmWS) verwendet. Anschaulich entspricht der hydrostatische Druck auf dem Grund eines geraden Flüssigkeitszylinders, dessen Grundfläche horizontal liegt, genau dem Auflagedruck durch die Gewichtskraft der Flüssigkeit auf den Grund.

Definition

Ein Druck von 1 Meter Wassersäule ist definiert als derjenige Druck, der dem hydrostatischen Druck in 1 Meter Wassertiefe entspricht, das Wasser hat der Definition nach exakt die Dichte 1000 kg/m³ (was nur minimal mehr als die Dichte reinen Wassers bei einer Temperatur von 4 °C ist)[1]. Da die Dichte des Wassers temperaturabhängig ist und schon bei 20 °C merklich von 1000 kg/m³ abweicht, ist die Einheit als solche für präzise Messungen nicht geeignet. Bei höheren Temperaturen wächst die Abweichung stark an.

Umrechnungen

  • 1 mmWS = 9,80665 Pa
  • 10 mmWS = 1 p/cm2 = 98,0665 Pa
  • 1 mWS = 7453054/101325 mmHg ≈ 73,556 mmHg ≈ 73,556 Torr ≈ 0,09678 atm
  • 1 mWS = 9806,65 Pa = 9,80665 kPa = 98,0665 hPa = 98,0665 mbar = 0,0980665 bar
  • 10 mWS = 1 at = 1 kp/cm2 = 98,0665 kPa

Wasserdichtheit

Die Wassersäule ist auch eine Maßeinheit, um die Wasserdichtigkeit z. B. von technischen Geweben (Zelte, Funktions- und Regenbekleidung) anzugeben.

Die DIN EN 20811:1992, auch ISO 811 genannt, regelt die Methode zur Bestimmung des Widerstandes gegen das Durchdringen von Wasser. Durchzuführen ist folgender „Hydrostatischer Wasserdruckversuch“: Die Außenseite des Materials wird dem Wasser ausgesetzt. Der Wasserdruck beginnt bei Null, die Wassersäule steigt je nach Norm um 100 mmWS oder 600 mmWS pro Minute. Gemessen wird die Zeit, bis der dritte Tropfen auf der Oberseite zu sehen ist. Der Druck, der zu wirkt, wird dann in Millimeter Wassersäule angegeben.

Nach der europäischen Norm EN 343:2003 („Schutzkleidung gegen Regen“) ist ein Produkt mit Wassersäule ab 800 mm „wasserdicht (Klasse 2)“ und ab 1.300 mm „wasserdicht (Klasse 3)“. Die Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (EMPA) in St. Gallen in der Schweiz geht davon aus, dass ein Funktionsmaterial ab einer Wassersäule von 4.000 mm wasserdicht ist. Beim Sitzen auf feuchtem Untergrund wird ein Druck aufgebaut, der ca. 2.000 mm Wassersäule entspricht. Beim Knien in der Hocke drücken schon ca. 4.800 mm Wassersäule auf die Bekleidung.

Oberzelte gelten ab 1.500 mm und Zeltböden ab 2.000 mm nach DIN als wasserdicht.

Bei Uhren wird nach DIN 8310 (DIN 8306 bei Taucheruhren) ein Äquivalent zur Höhe einer Wassersäule (30 Minuten in 1 m Wassertiefe und 90 Sekunden in 20 m Wassertiefe) angegeben, das alle Dichtungen aushalten müssen, damit sie als wasserdicht bezeichnet werden dürfen. Bei diesen Meterangaben handelt es sich um eine bildliche Darstellung des Prüfdruckes, welcher aber bereits durch eine heftige Schwimmbewegung oder einen Schlag aufs Wasser um das Vielfache überstiegen werden kann.

Orgelbau

Im Orgelbau wird der Winddruck in mmWS angegeben, mit dem die verschiedenen Orgelregister angeblasen werden.

Siehe auch

  • Flüssigkeitsspiegel, Quecksilberbarometer

Literatur

  • Dieter Meschede (Hrsg.): Gerthsen Physik. 24. überarbeitete Aufl. Springer, Berlin 2010, ISBN 978-3-642-12894-3 (EA Berlin 1956).

Einzelnachweise

  1. Dichte von reinem Wasser