Masse. Vorstellbare Masse definiert sich in Form von Gewicht (Masse mal Gravitation). Jede Masse erzeugt auch eine eigene Gravitation. Die Gravitation ist proportional zur Masse. Auch die Wirkung auf einen Körper wirkende Gravitation wirkt proportional zu seiner Masse. Ein Körper der z.B. durch Temperaturveränderung sein Volumen ändert, behält dabei weiterhin die gleiche Masse.
Dichte
Diese wird definiert in Masse pro Volumen. Ein Liter Milch hat ungefähr ein Kilogramm Gewicht. Damit ordnen wir dem Liter Milch ca. eine Dichte von 1KG/L zu.
Die Dichte ist von der Temperatur und dem Umgebungsdruck abhängig. In Form von Schüttdichte sogar noch von den Zwischenräumen, welche im Schüttgut sind.
Ein Objekt kann unterschiedlich dicht sein. Erhöht sich die Temperatur, wird die Dichte verringert. Erhöht sich der äußere Druck, wird die Dichte erhöht. Und entsprechend umgekehrt.
Gravitation
Die stärksten Gravitationskräfte wirken immer von der Mitte aus. Wie in unserem Sonnensystem wo die stärkste Gravitation von der Sonne ausgeht.
Auf alles wirkt die Gravitation. Ein anderes Wort dafür ist „Schwerkraft“. Erhöht sich die Gravitation in einem System, wirkt sich das auch auf alle darin vorhandenen Dinge aus. Z.B., wenn die Sonne ihre Gravitation wesentlich erhöhen würde, so würden auch unsere Planeten das direkt spüren. Entweder würden sie ihre Umlaufbahnen ändern und/oder sie würden sich selbst verändern.
Die Gravitation ist abhängig vom Ort auf den man sich bezieht. An der Erdoberfläche in Meereshöhe also messbar stärker als auf einem unserer höchsten Berge. Gravitation kann, im Gegensatz zu Magnetismus oder Strom, nicht abgeschirmt werden. Sie ist abhängig von der Masse eines Körpers, seiner Drehbewegung und auch der auf den Körper wirkenden Trägheitswirkung. Die Gravitation wirkt sehr weit in den Weltraum hinein, sodass die Himmelskörper stark voneinander abhängig sind.
Druck und seine Verteilung
Ich stelle mir vor, dass ich auf einen Schaumstoffball ganz viel Druck erzeuge. Der Druck verteilt sich in dem Ball nach innen. Lasse ich dann los ist der geringste Druck außen. Das geht so lange, bis sich der Ball wieder zu seinem Maximum ausgedehnt hat. Der Druck verteilt sich dabei immer in alle Richtungen. Wirkt eine Kraft senkrecht auf eine Fläche, wie z.B. ein Hammerschlag auf eine Platte, so beginnt diese Druckverteilung sofort in der Platte, sobald der Hammer aufschlägt.
Druck ist Kraft pro Fläche. Druck kann positiv und negativ sein. Unser Umgebungs-Luftdruck von ca. 1013 mbar ist unser relativer Normdruck. Drücke darüber sind positive Überdrücke. Ein Druck unter 1013 mbar wird als negativer Überdruck bezeichnet. In Gasen wird der Druck daran gemessen, wie stark die Gasteilchen nach außen streben. Ein absolut leerer Raum hätte also einen absoluten negativen Überdruck. Die bisher genannten Bezeichnungen sind alle „Relativdrücke“, da diese auf den Relativ-Druck von 1013,25 mbar bezogen sind.
Der Absolut-Druck bezieht sich auf den tatsächlichen Nullpunkt von 0 mbar.
Da es weder den absoluten Nullpunkt, und damit auch kein Vakuum gibt, nutze ich diese Worte nicht. Selbst im Weltall existiert immer irgendwo ein wenn auch noch so kleines Teilchen.
Kompression und Dekompression
Erhöht man den Druck, nennt sich das Kompression. Erniedrigt man diesen, nennt sich das Dekompression.
Wasser, bzw. grundsätzlich alle Flüssigkeiten lassen sich nur bedingt komprimieren. Während Gase sich sehr stark komprimieren lassen, bis sie irgendwann flüssig werden. Bei jeder Kompression entsteht Wärme, wie z.B. beim Aufpumpen eines Fahrradreifens. Die Luftpumpe wird dann warm.
Entsprechend findet bei einer Dekompression immer Abkühlung statt.
Kompaktion bei Feststoffen
Feststoffe lassen sich als Schüttgut in der Form kompaktieren, dass sie freie Lücken schließen. Wenn man z.B. einen Gewürzstreuer füllt und klopft diesen dann etwas auf, setzt sich das Gewürz in dem Streuer. Das Gewürz kompaktiert sich also durch dieses Klopfen bis zum erreichen seiner maximalen Klopfdichte zusammen und bietet so Platz um noch etwas mehr einzufüllen. Schüttdichte und Klopfdichte sind Normbegriffe für Schüttgüter.
Dichteveränderungen, Kompression und Kompaktion sind alltägliche Vorgänge, die wir täglich erleben. Von der Küche zuhause über unsere Gehschritte auf dem Boden bis zu unzähligen Prozessen unseres Alltags.
Konvektion
Dieser Begriff beschreibt Bewegungen in beweglichen Medien.
Durch Temperaturunterschiede und damit eben auch Dichteunterschiede entstehen in unserer Atmosphäre Luftverschiebungen nach oben und unten. Warme Luft steigt auf, kalte Luft fällt ab. Wolkenbildungen und Ausgleichsströmungen in Form von Winden in Bodennähe sind Beispiele für sicht- und fühlbare Folgen.
Im Kochtopf oder in einem gläsernen Wasserkocher kann man oft Schlieren im klaren Wasser erkennen. Solche Flüssigkeitsverschiebungen halten Ströme in den Meeren am laufen oder gleichen auch Temperaturunterschiede im Badewasser aus.
Aber wie ist das bei schweren Stoffen? In einem Hochofen z.B. wird Eisen flüssig. Auch dort findet Konvektion statt. Selbst in Systemen aus Feststoffen, welche beweglich sind. Heißer Sand würde in einer großen Sandmenge, welche z.B. durch Vibration in Bewegung käme, durchaus aufsteigen können. Man spricht sogar über plastische Bewegungen von Gesteinen im Erdmantel.
Im Bezug auf unsere Erde sehe ich den Begriff der Mantelkonvektion als wichtig an. Diese wird beschrieben als langsam ablaufende Umwälzungen (Konvektionsströme) des festen, aber fließfähigen Erdmantels.
Magnetfeld und Geodynamo
Das Erdmagnetfeld wird nach aktuellem Wissensstand vom sogenannten Geodynamo im flüssigen, äußeren Erdkern hervorgerufen. Beschrieben wird dies mit der sogenannten Dynamotheorie. Der Geodynamo soll ein Mechanismus sein, welcher magnetohydrodynamisch funktioniert. Diese Umschreibung sagt mir, dass unglaubliche Massenbewegungen im flüssigen, äußeren Erdkern, ein Magnetfeld erzeugen, welches bisher sehr stabil und größtenteils gleichmäßig besteht. Nicht nur Seefahrer und Outdoorfreaks können sich daran orientieren. Dieses Erdmagnetfeld ist so stark, dass es Sonnenwinde davon abhält bis zur Erdoberfläche durchzudringen. An den Polenden der Erde können die Sonnenwinde allerdings noch so weit in die Atmosphäre eindringen, dass die berühmten Polarlichter entstehen.
Emulsion
Eine Emulsion ist ein Gemisch aus fein verteilten Flüssigkeiten, welche sich normalerweise nicht mischen lassen. Z.B. Milch, in der kleinste Fetttröpfchen sich gleichmäßig verteilen. Emulsionen können als Nebel auch in Gasräumen vorhanden sein. Z.B. Ölnebelemulsionen.
Suspension
Eine Suspension besteht aus fein verteilten Körnchen, wie Stäuben. Auch Suspension kann in Flüssigkeiten wie in Gasen entstehen. Beispiele sind die Bodensedimente in fließenden Gewässern oder Sandstürme.
Energieerhaltung
Energie kann weder erzeugt, noch vernichtet werden. Sie kann in eine andere Energieform umgewandelt werden, wie z.B. von Lageenergie in Bewegungsenergie oder von Bewegungsenergie in Wärmeenergie. Könnte man Energie in einem Raum komplett abschirmen, würde sie beliebig lang in ihrer Form erhalten bleiben. Bekannte Energieumsetzer wie z.B. der Verbrennungsmotor, Elektromotor oder Haarfön haben Wirkungsgrade. Diese Wirkungsgrade sagen aus, wieviel der Einsatzenergie nach dem
