Kann man Flüssigkeit zusammendrücken?

Die Kompressibilität von Flüssigkeiten: Ein Irrtum und seine Nuancen

Die Aussage “Flüssigkeiten sind nicht komprimierbar” ist eine vereinfachende, im Alltag meist zutreffende, aber letztlich unpräzise Behauptung. Während Flüssigkeiten im Vergleich zu Gasen tatsächlich eine sehr geringe Kompressibilität aufweisen, sind sie unter extremen Bedingungen doch in ihrem Volumen veränderbar. Das bedeutet, man kann Flüssigkeiten zusammendrücken, nur erfordert dies deutlich höhere Drücke als bei Gasen.

Die scheinbare Inkompressibilität resultiert aus der starken intermolekularen Wechselwirkung zwischen den Flüssigkeitsmolekülen. Im Gegensatz zu Gasen, wo die Moleküle weit voneinander entfernt sind und sich frei bewegen, sind die Moleküle in Flüssigkeiten dicht gepackt. Die Anziehungskräfte zwischen ihnen lassen nur sehr geringen Raum für eine Verdichtung. Bei normalem Atmosphärendruck und Raumtemperatur ist die Änderung des Volumens so minimal, dass sie in den meisten Anwendungen vernachlässigbar ist. Daher wird die Dichte von Flüssigkeiten als konstant angenommen. Dies ist die Grundlage vieler Berechnungen in der Hydraulik und anderen technischen Disziplinen.

Betrachtet man jedoch extreme Drücke, wie sie beispielsweise in den Tiefen der Ozeane oder in speziellen technischen Anwendungen herrschen, ändert sich die Situation. Unter dem immensen Wasserdruck in der Tiefsee verringert sich beispielsweise das Volumen des Wassers messbar. Dieser Effekt ist zwar gering, aber er existiert und wird in ozeanographischen Modellen berücksichtigt. Ähnliches gilt für Flüssigkeiten in hydraulischen Systemen, die mit sehr hohen Drücken betrieben werden. Hier spielt die Kompressibilität, wenn auch klein, eine Rolle bei der Auslegung der Systeme, um beispielsweise Druckschläge zu vermeiden.

Die Kompressibilität einer Flüssigkeit wird durch den sogenannten Isothermen Kompressibilitätskoeffizienten (β) beschrieben. Dieser gibt an, um welchen Bruchteil sich das Volumen einer Flüssigkeit bei einer gegebenen Druckänderung ändert. Der Wert von β ist bei Flüssigkeiten deutlich kleiner als bei Gasen, was deren geringere Kompressibilität bestätigt. Allerdings ist er nicht null, sondern hat einen kleinen, aber messbaren positiven Wert.

Zusammenfassend lässt sich sagen: Die Aussage, Flüssigkeiten seien nicht komprimierbar, ist eine Vereinfachung, die für den Alltag und viele technische Anwendungen ausreichend ist. Physikalisch gesehen sind Flüssigkeiten jedoch kompressibel, wenn auch nur in sehr geringem Maße und erst unter extrem hohen Drücken. Die genaue Kompressibilität hängt von der Art der Flüssigkeit, der Temperatur und dem Druck ab. Die Berücksichtigung dieser Kompressibilität ist jedoch für präzise Berechnungen und in bestimmten technischen Anwendungen unerlässlich.