Frage zum Thema Vakuum

Ich grüble gerade zu folgendem Gedankenexperiment:

In einem kompakten Metallzylinder steckt ein Kolben. Der Kolben lässt sich nicht hrausziehen, da der Luftdruck den Kolben solange in den Zylinder presst, wie auf der anderen Seite des Kolbens kein Druckausgleich stattfindet. Oder doch, der Kolben lässt sich sicher maschinell mit einer Kraft bewegen, die größer als der Luftdruck ist. Hinter dem Kolben entsteht dann ein Vakuum. Soweit ist mir das klar, doch nun die Frage: Würde sich der Kolben im Weltall (also im Vakuum) tatsächlich ganz leicht im Zylinder hin und her bewegen lassen? Mir scheint - ja, oder?

 

Uwe. schrieb in Beitrag Nr. 2019-1:

 
Würde sich der Kolben im Weltall (also im Vakuum) tatsächlich ganz leicht im Zylinder hin und her bewegen lassen? Mir scheint - ja, oder?

Ja, das scheint mir richtig.

 

Das kann man ganz einfach Mathematisch beweisen:
Die Kraft die auf einen Kolben wirkt ist (Luft-)Druck mal Fläche.
Das bezieht sich auf beide Seiten des Kolbens.
Ist auf der einen Seite der atmospärische Druck, also 1 bar absolut, dann muss auf der anderen Seite ebenfalls ein Druck von 1 bar absolut herrschen, damit das System im Gleichgewicht ist. bewege ich den Kolben dann erhöhe ich den Druck in der Zylinderkammer, wenn ich ihn hineindrücke, bzw. verringere ihn, wenn ich den Kolben herausziehe.
es entsteht ein Ungleichgewicht der Kräfte, das durch eine zusätzliche Kraft (z.B Muskel- oder Maschinenkraft) überwunden werden muss.

Im Vakuum ist der auf den Kolben wirkende Druck annähernd* Null, und somit auch die daraus resultierende Kraft.
Auch im Innenraum ist Vakuum und die Gegenkraft ist somit auch Null.
Da wo aber "nichts" ist, da kann ich auch "nichts" komprimieren oder entspannen. Egal wohin ich den Kolben auch drücke oder Ziehe, auf beiden Seiten bleibt die Kraft (fast*) Null


* = annähernd Null, denn man kann kein absolutes Vakuum erzeugen und auch im All sind immer noch Teilchen vorhanden.

Somit lässt sich der Kolben im Vakuum ohne Kraftaufwand bewegen (Reibung ausgeklammert)

Wäre im Zylinderruam noch Luft, so würde deren Druck Luft den Kolben so lange bewegen, bis auf beiden Seiten wieder ein Druckausgleich wäre.
Aber jedesmal wenn ich den Zylinderaum verdoppele würde sich der Innendruck zwar halbieren, aber nie Null werden.
Wäre der Zylinder unendlich lang und absolut reibungsfrei gelagert, dann würde die Bewegung auch niemals aufhören, da der Innendruck zwar permanet abnimmt, aber nie zum Vakuum wird. erst wenn beide Seiten Vakuum hätten, wären die Kräfte wieder im Gleichgewicht.

Danke Euch beiden! Die Vorstellung, dass in einem geschlossenen Zylinder ein Vakuum entsteht, wenn man den Kolben zieht, ist halt auf Erden für mich prägend... Aber wenn ich mir einem luftgefüllten Zylinder im Weltall vorstelle, dann wird die Sache für mich wieder klar. Also im Vakuum ist der Druck im Zylinder gleich groß wie außerhalb, ergo gibt es außer Reibungswiderständen kein Problem mit dem Kolben...