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Auftrieb in Salzwasser vs. Süßwasser

Erfahren Sie mehr über das Konzept des Auftriebs, warum ein Objekt im Salzwasser mehr Auftrieb hat als im Süßwasser und wie sich dies auf Taucher auswirkt.

Ein Objekt hat in Salzwasser mehr Auftrieb als in Süßwasser, aber warum? Der Auftrieb eines Objekts wird durch zwei Kräfte bestimmt:

  • Die nach unten gerichtete Kraft: gleich dem Gewicht des Objekts
  • Die nach oben gerichtete Kraft: gleich dem Gewicht des Wassers, das das Objekt verdrängt (dies ist als archimedisches Prinzip bekannt)

Die Aufwärts- und Abwärtskräfte wirken gegeneinander. Als Ergebnis dieser Kräfte wird das Objekt entweder schwimmen, sinken oder im Wasser schweben. Der Auftrieb des Objekts kann auf drei Arten beschrieben werden:

  • Negativer Auftrieb: Das Gewicht des Objekts ist größer als das Gewicht des von ihm verdrängten Wassers. Das Objekt wird sinken.
  • Positiver Auftrieb: Das Gewicht des Objekts ist geringer als das Gewicht des von ihm verdrängten Wassers. Das Objekt wird schweben.
  • Neutral schwimmend: Das Gewicht des Objekts entspricht genau dem Gewicht des von ihm verdrängten Wassers. Das Objekt bleibt mitten im Wasser schweben und wird weder schwimmen noch sinken.

Salzwasser wiegt mehr als Süßwasser

Ein Kubikfuß Salzwasser wiegt (im Durchschnitt) 64,1 Pfund, während ein Kubikfuß Süßwasser nur 62,4 Pfund wiegt. Der Grund für den Gewichtsunterschied ist, dass Salzwasser darin gelöst ist.

Das Auflösen von Salz in Wasser erhöht die Dichte des Wassers oder die Masse pro Volumeneinheit. Wenn dem Wasser Salz zugesetzt wird, reagiert es mit den Wassermolekülen und bildet eine polare Bindung mit dem Wasser, die die Salz- und Wassermoleküle mit einem ungewöhnlichen Effekt neu anordnet:

Ein Kubikzoll Salz, der einem Wasservolumen hinzugefügt wird, erhöht das Wasservolumen nicht um einen Kubikzoll. Eine vereinfachte Erklärung ist, dass sich die Wassermoleküle eng um die Salzmoleküle packen und sich enger zusammendrücken, als wenn das Salz nicht vorhanden ist. Wenn einem Wasservolumen ein Kubikzoll Salz zugesetzt wird, nimmt das Wasservolumen um weniger als einen Kubikzoll zu.

Ein Kubikfuß Salzwasser enthält mehr Moleküle als ein Kubikfuß Süßwasser und wiegt daher mehr.

Denken Sie daran, dass das Prinzip des Archimedes besagt, dass die Aufwärtskraft auf ein untergetauchtes Objekt gleich dem Gewicht des Wassers ist, das es verdrängt. Salzwasser wiegt mehr als Süßwasser und übt daher eine größere Aufwärtskraft auf ein untergetauchtes Objekt aus. Ein Objekt, das einen Kubikfuß Süßwasser verdrängt, erfährt eine Aufwärtskraft von 62,4 Pfund, während dasselbe Objekt in Salzwasser eine Aufwärtskraft von 64,1 Pfund erfährt.

Wechsel zwischen Süß- und Salzwasser

An dieser Stelle ist es möglich, einige allgemeine Vorhersagen über den Auftrieb eines Objekts (oder eines Tauchers) zu treffen, wenn es vom Süß- zum Salzwasser und umgekehrt bewegt wird. Betrachten Sie die folgenden Fälle:

  • Ein in Süßwasser neutral schwimmfähiges Objekt schwimmt, wenn es in Salzwasser gelegt wird. In Süßwasser ist das Gewicht des Objekts genau gleich dem Gewicht des Wassers, das es verdrängt, und die Abwärts- und Aufwärtskräfte auf das Objekt sind gleich. Wenn das Objekt in Salzwasser bewegt wird, nimmt das Gewicht des verdrängten Wassers zu und die nach oben gerichtete Kraft wird größer als die nach unten gerichtete Kraft. Das Objekt wird in Salzwasser einen positiven Auftrieb haben.
  • Ein im Salzwasser neutral schwimmfähiges Objekt sinkt, wenn es in Süßwasser gelegt wird. In Salzwasser ist das Gewicht des Objekts genau gleich dem Gewicht des Wassers, das es verdrängt, und die Auf- und Abwärtskräfte auf das Objekt sind gleich. Wenn das Objekt in Süßwasser bewegt wird, nimmt das Gewicht des verdrängten Wassers ab und die nach unten gerichtete Kraft auf das Objekt wird größer als die nach oben gerichtete Kraft. Das Objekt hat in Süßwasser einen negativen Auftrieb.
  • Ein Objekt, das in Salzwasser negativ oder positiv schwimmt, wird in Süßwasser mehr negativ schwimmfähig, aber wir können ohne weitere Informationen nicht vorhersagen, ob es sinkt oder schwimmt. Ein Objekt erfährt in Süßwasser eine schwächere Auftriebskraft als in Salzwasser und hat in Süßwasser weniger Auftrieb. Um jedoch feststellen zu können, ob das Objekt sinkt oder schwimmt, ist es erforderlich, das genaue Gewicht des Objekts und das genaue Gewicht des von ihm verdrängten Wassers zu kennen.
  • Ein Objekt, das in Süßwasser negativ oder positiv schwimmt, wird in Salzwasser positiv schwimmer, aber wir können ohne weitere Informationen nicht vorhersagen, ob es sinkt oder schwimmt. Ein Objekt erfährt in Salzwasser eine stärkere Auftriebskraft als in Süßwasser und hat in Salzwasser mehr Auftrieb. Um jedoch feststellen zu können, ob das Objekt sinkt oder schwimmt, ist es erforderlich, das genaue Gewicht des Objekts und das genaue Gewicht des von ihm verdrängten Wassers zu kennen.

Wiegen eines Tauchers

Es ist klar, dass ein Taucher im Salzwasser mehr Auftrieb hat als im Süßwasser und seine Gewichte entsprechend anpassen müssen. Der Taucher muss in Salzwasser mehr Gewicht tragen als in Süßwasser. Das Gewicht, das der Taucher mit sich führen muss, hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab, einschließlich seiner Körpermasse, seinem Expositionsschutz, der Art der Flasche, die er trägt, und seiner Tauchausrüstung.

Der Bleigurt eines Tauchers macht nur einen kleinen Prozentsatz seines Gesamtgewichts aus; sein Körpergewicht, Tank und Tauchausrüstung tragen ebenfalls zu seinem Gewicht und der Abwärtskraft auf seinen Körper bei. Taucher wechseln häufig Neoprenanzüge (oder Trockenanzüge) und andere Ausrüstung, wenn sie den Tauchplatz wechseln, und die auf den Taucher ausgeübte Aufwärtskraft kann je nach diesen Faktoren sowie je nach Wasserart variieren.

Es ist unmöglich, die erforderliche Gewichtsveränderung für einen einzelnen Taucher vorherzusagen, ohne seine Wasserverdrängung, sein Gesamtgewicht und den Salzgehalt des Wassers zu kennen, in das er tauchen wird. Der einfachste Weg für einen Taucher, die richtige Gewichtung zu bestimmen, besteht darin, einen Auftriebstest durchzuführen, wann immer Wechsel zwischen Süß- und Salzwasser, und wann immer er ein Teil seiner Tauchausrüstung wechselt. Da jedoch alle Faktoren bis auf den Wassertyp gleich bleiben, kann es sein, dass ein Taucher sein Gewicht beim Wechsel vom Süß- zum Salzwasser fast verdoppeln oder beim Wechsel vom Salz- zum Süßwasser halbieren muss.

Weitere Überlegungen

Erschwerend kommt hinzu, dass der Salzgehalt von Salzwasser auf der ganzen Welt variiert. Einige Gewässer können salziger sein als andere. Natürlich wird ein Taucher in salzigerem Wasser mehr Auftrieb haben. Das durchschnittliche Gewicht eines Kubikfußes Salzwasser beträgt 64,1 Pfund, aber im Toten Meer wiegt ein Kubikfuß Wasser etwa 77,3 Pfund! Ein Taucher wäre im Toten Meer deutlich schwimmfähiger.

Auch die Temperatur beeinflusst die Dichte des Wassers. Kaltes Wasser ist dichter als warmes Wasser. Wasser erreicht seine maximale Dichte bei etwa 39,2 F, und ein Taucher, der sich in sehr kaltes Wasser wagt, kann feststellen, dass er etwas negativer Auftrieb hat als in wärmerem Wasser.

Viele Tauchplätze erfordern, dass sich ein Taucher durch Schichten unterschiedlicher Wassertemperaturen (Thermokline) oder Schichten unterschiedlichen Salzgehalts (Haloklinen) bewegt. Ein Taucher, der sich zwischen diesen Schichten bewegt, wird Veränderungen seines Auftriebs bemerken.

Gegenstände (wie Taucher) haben im Salzwasser mehr Auftrieb als im Süßwasser. Um den Auftrieb eines Tauchers vorherzusagen, muss man sein Gesamtgewicht, einschließlich der Ausrüstung, sowie das Gewicht des von ihm verdrängten Wassers kennen. Es ist viel einfacher, vor einem Tauchgang einen Tariercheck durchzuführen, als zu versuchen, die Gewichtsmenge, die ein Taucher mit sich führen sollte, mathematisch zu bestimmen. Darüber hinaus müssen Taucher, die Aluminiumtanks verwenden, sich selbst wiegen, um die Auftriebsänderung des Tanks während eines Tauchgangs auszugleichen; ein Aluminiumtank wird beim Entleeren mehr Auftrieb haben.