Grundbegriffe - Hydrometrie: Theorie und Praxis der Durchflussmessung in offenen Gerinnen - page 12

= m = m

V [kg / m 3 ] V [kg / m 3 ]

(2.1)

ρ ρ

mit

ρ = Dichte [kg/m³]
m = Masse [kg]
V = Volumen [m³].

Die Maßeinheit für die Dichte ist Kilogramm je Kubikmeter. Gebräuchlich sind
auch kg/dm 3 , t/m 3 und g/cm 3 .
In Wasser enthaltene Schwebstoffe und Verschmutzungen sowie erhöhte Salz-
gehalte erhöhen die Dichte geringfügig. Ostseewasser mit einem Salzgehalt von
0,94 % besitzt eine Dichte von 1.007 kg/m 3 , Wasser eines schwebstoffhaltigen
Fließgewässers kann eine Dichte von 1.050 bis 1.100 kg/m 3 erreichen.

Wärmeausdehnung: Ein Körper, dem Wärme zugeführt wird, dehnt sich aus. Die
Wärmeausdehnung wird durch die Raumausdehnungszahl  gekennzeichnet. Die
Raumausdehnungszahl beschreibt die relative Volumenänderung je Grad Tempera-
turerhöhung. Sie beträgt bei Wasser 18 × 10 −5 je Grad. Das heißt, ein Kubikmeter
Wasser nimmt bei einer Erwärmung um 20 °C um 3,6 l zu.

Volumenelastizität und Kompressibilität des Wassers: Steigt der Druck P , der auf
ein definiertes Wasservolumen V wirkt, so wird V verringert. Die Volumenänderung
kann mit Gl. (2.2) beschrieben werden:

 V =− V ·  P
E w

 V =− V ·  P
E w

[m 3 , l] . [m 3 , l] .

(2.2)

Bei einem Elastizitätsmodul von E w = 2,1 × 10 4 kp/cm 3 für Wasser wird 1 m 3 Wasser
bei einer Auflast von 100 m Wassersäule um ca. 0,5 l komprimiert. Dies kann evtl.
bei Talsperren, die heute durchaus Stauhöhen von mehr als 100 m aufweisen, von
Bedeutung sein, bei Durchflussmessungen in Flüssen ist dieser Einfluss vernach-
lässigbar.

Viskosität: Die Viskosität oder Zähigkeit einer Flüssigkeit kennzeichnet deren
Möglichkeit, Widerstand gegen Formänderungen zu leisten. Die Viskosität basiert
auf dem Molekülaustausch zwischen benachbarten Schichten und wird auch innere
Reibung genannt. Sie ist in hohem Maße temperaturabhängig. Die Viskosität spielt
u. a. eine Rolle bei der Berechnung der Reibungsverluste in Gerinnen und damit bei
der Geschwindigkeitsverteilung im Querschnitt.

Oberflächenspannung: Oberflächen- oder Grenzflächenspannung haben ihre Ursa-
che in Kohäsionskräften, mit denen sich Flüssigkeitsmoleküle gegenseitig anzie-
hen. Grenzflächenspannung tritt an der Grenzfläche zwischen einer Flüssigkeit und
einem Gas oder zwischen zwei sich nicht vermischenden Flüssigkeiten auf. Sie
wird so auch als Oberflächenspannung an der Wasseroberfläche als der Grenzfläche
zwischen Wasser und Luft wirksam (Preißler u. Bollrich 1985 ; Siedschlag 2001 ).