Auftrieb in Salzwasser vs. Süßwasser

Ein Objekt hat in Salzwasser einen größeren 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 gegensätzlich. Aufgrund dieser Kräfte schwimmt, sinkt oder bleibt das Objekt im Wasser schweben. Der Auftrieb des Objekts kann auf drei Arten beschrieben werden:

• Negativ schwimmfähig:Das Gewicht des Objekts ist größer als das Gewicht des Wassers, das es verdrängt. Das Objekt wird sinken.
• Positiv schwimmfähig:Das Gewicht des Objekts ist geringer als das Gewicht des Wassers, das es verdrängt. Das Objekt wird schweben.
• Neutral schwimmfähig:Das Gewicht des Objekts entspricht genau dem Gewicht des Wassers, das es verdrängt. Das Objekt bleibt mitten im Wasser schweben und schwimmt oder sinkt nicht.

Salzwasser wiegt mehr als Süßwasser

Ein Kubikfuß Salzwasser wiegt (durchschnittlich) 64,1 Pfund, während ein Kubikfuß Süßwasser nur 62,4 Pfund wiegt. Der Grund für den Gewichtsunterschied liegt darin, dass im Salzwasser Salz 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 wird zu einem Volumen Wasser hinzugefügtwird nichtErhöhen Sie die Wassermenge um einen Kubikzoll. Eine vereinfachte Erklärung ist, dass sich die Wassermoleküle eng um die Salzmoleküle drängen und sich enger zusammendrücken, als wenn das Salz nicht vorhanden wäre. Wenn einem Volumen Wasser ein Kubikzoll Salz hinzugefügt wird, vergrößert sich das Wasservolumen umwenigerals ein Kubikzoll.

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

Denken Sie daran, dass das Prinzip von Archimedes besagt, dass die nach oben gerichtete Kraft auf ein untergetauchtes Objekt gleich dem Gewicht des Wassers ist, das es verdrängt. Salzwasser wiegt mehr als Süßwasser und übt daher eine größere Auftriebskraft auf ein untergetauchtes Objekt aus. Ein Objekt, das einen Kubikfuß Süßwasser verdrängt, erfährt eine Auftriebskraft von 62,4 Pfund, wohingegen das gleiche Objekt im Salzwasser eine Auftriebskraft von 64,1 Pfund erfährt.

Wechsel zwischen Süßwasser und Salzwasser

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

• Ein Gegenstand, der in Süßwasser neutral schwimmt, schwimmt, wenn er in Salzwasser gelegt wird.In Süßwasser ist das Gewicht des Objekts genau gleich dem Gewicht des Wassers, das es verdrängt, und die nach unten und oben wirkenden Kräfte auf das Objekt sind gleich. Wenn das Objekt in Salzwasser bewegt wird, erhöht sich das Gewicht des verdrängten Wassers und die nach oben gerichtete Kraft ist größer als die nach unten gerichtete Kraft. Das Objekt hat in Salzwasser einen positiven Auftrieb.
• Ein Gegenstand, der im Salzwasser neutral schwimmt, sinkt, wenn er in Süßwasser gelegt wird.Im Salzwasser ist das Gewicht des Objekts genau gleich dem Gewicht des Wassers, das es verdrängt, und die auf das Objekt wirkenden Aufwärts- und Abwärtskräfte sind gleich. Wenn das Objekt in Süßwasser gebracht wird, nimmt das Gewicht des verdrängten Wassers ab und die nach unten gerichtete Kraft auf das Objekt ist größer als die nach oben gerichtete Kraft. Das Objekt hat im Süßwasser einen negativen Auftrieb.
• Ein Objekt, das in Salzwasser einen negativen oder positiven Auftrieb hat, wird einen noch negativeren Auftrieb haben, wenn es in Süßwasser gebracht wird – wir können jedoch ohne weitere Informationen nicht vorhersagen, ob es sinken oder schwimmen wird.Ein Objekt erfährt in Süßwasser eine schwächere Auftriebskraft als in Salzwasser und hat in Süßwasser weniger Auftrieb. Um jedoch zu bestimmen, ob das Objekt sinkt oder schwimmt, ist es notwendig, das genaue Gewicht des Objekts und das genaue Gewicht des von ihm verdrängten Wassers zu kennen.
• Ein Objekt, das in Süßwasser einen positiven oder negativen Auftrieb hat, wird einen noch positiveren Auftrieb haben, wenn es in Salzwasser gelegt wird – wir können jedoch ohne weitere Informationen nicht vorhersagen, ob es sinken oder schwimmen wird.Ein Objekt erfährt im Salzwasser eine stärkere Auftriebskraft als im Süßwasser und hat im Salzwasser einen größeren Auftrieb. Um jedoch zu bestimmen, ob das Objekt sinkt oder schwimmt, ist es notwendig, das genaue Gewicht des Objekts und das genaue Gewicht des von ihm verdrängten Wassers zu kennen.

Gewichtung eines Tauchers

Es ist klar, dass ein Taucher im Salzwasser einen positiveren Auftrieb hat als im Süßwasser und sein Gewicht entsprechend anpassen muss. Der Taucher muss im Salzwasser mehr Gewicht tragen als im Süßwasser. Die Menge an Gewicht, die der Taucher tragen muss, hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab, einschließlich seiner Körpermasse, seinem Schutz vor Gefahren, der Art der Flasche, die er trägt, und seiner Tauchausrüstung.

Der Bleigurt eines Tauchers macht nur einen kleinen Prozentsatz seines Gesamtgewichts aus; Sein Körpergewicht, seine Flasche und seine Tauchausrüstung tragen ebenfalls zu seinem Gewicht und der Abwärtskraft bei, die auf seinen Körper einwirkt. Taucher wechseln oft ihren Neoprenanzug (oder Trockenanzug) und andere Ausrüstung, wenn sie den Tauchort wechseln. Die auf den Taucher wirkende Auftriebskraft kann je nach diesen Faktoren und der Art des Wassers variieren.

Es ist unmöglich, die erforderliche Gewichtsveränderung für einen einzelnen Taucher vorherzusagen, ohne seine Wasserverdrängung, sein Gesamtgewicht und den Salzgehalt des Wassers, in dem er tauchen wird, zu kennen. Der einfachste Weg für einen Taucher, das richtige Gewicht zu bestimmen, besteht darin, bei jedem Wechsel zwischen Süß- und Salzwasser und bei jedem Wechsel eines Teils seiner Tauchausrüstung einen Auftriebstest durchzuführen. Da jedoch bis auf die Art des Wassers alle Faktoren gleich bleiben, muss ein Taucher möglicherweise sein Gewicht fast verdoppeln, wenn er von Süß- ins Salzwasser wechselt, oder es halbieren, wenn er von Salz- ins Süßwasser wechselt.

Zusätzliche Überlegungen

Erschwerend kommt hinzu, dass der Salzgehalt des Salzwassers auf der ganzen Welt unterschiedlich ist. Einige Gewässer können salziger sein als andere. Natürlich hat ein Taucher in salzigerem Wasser einen besseren Auftrieb. Das durchschnittliche Gewicht eines Kubikfußes Salzwasser beträgt 64,1 Pfund, aber im Toten Meer wiegt ein Kubikfuß Wasser etwa 77,3 Pfund! Ein Taucher hätte im Toten Meer deutlich mehr Auftrieb.

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, stellt möglicherweise fest, dass er einen etwas negativeren Auftrieb hat als in wärmerem Wasser.

An vielen Tauchplätzen muss sich ein Taucher durch Schichten mit unterschiedlichen Wassertemperaturen (Thermoklinen) oder Schichten mit unterschiedlichem Salzgehalt (Haloklinen) bewegen. Ein Taucher, der sich zwischen diesen Schichten bewegt, wird Veränderungen in seinem Auftrieb bemerken.

Gegenstände (z. B. Taucher) haben im Salzwasser einen größeren Auftrieb als im Süßwasser. Um den Auftrieb eines Tauchers vorherzusagen, muss man sein Gesamtgewicht einschließlich der Ausrüstung sowie das Gewicht des Wassers kennen, das er verdrängt. Es ist viel einfacher, vor einem Tauchgang einen Tarierungstest durchzuführen, als zu versuchen, die Menge an Gewicht, die ein Taucher tragen sollte, mathematisch zu bestimmen. Darüber hinaus müssen Taucher, die Aluminiumflaschen verwenden, sich selbst beschweren, um die Auftriebsänderung der Flasche während eines Tauchgangs auszugleichen. Ein Aluminiumtank hat beim Entleeren einen größeren Auftrieb.