Druckeinheiten sind die Maßeinheiten, in denen ein Druck angegeben wird. Im Tauchsport gilt das bar als Alltagseinheit, die SI-Einheit ist das Pascal, und auf Geräten, in Tabellen und in Herstellerangaben stehen außerdem atm, mmHg und psi. Alle messen dieselbe Größe und unterscheiden sich nur im Umrechnungsfaktor.
Pascal und bar
Druck ist Kraft je Fläche, p = F/A. Die SI-Einheit ist das Pascal: 1 Pa = 1 N/m². Das Lehrbuch für Forschungstaucher von König und Lipp hält ausdrücklich fest, dass Taucher den Druck trotzdem weiter in bar messen, und nennt die Beziehung: 1 bar = 100 000 Pa = 1 000 Hektopascal. Das Hektopascal ist dabei dasselbe wie das Millibar, 1 hPa = 1 mbar.
Die Größenordnung lässt sich greifen. Zehn Newton auf einem Quadratzentimeter ergeben 1,0 bar, zehn Newton auf einhundert Quadratzentimetern nur 0,01 bar. Ein Kilogramm auf einem Quadratzentimeter übt etwa die Kraft aus, die einem bar entspricht.
Auf Manometern für hohe Drücke steht häufig eine zweite Skala in Megapascal. Wegen 1 MPa = 1 000 000 Pa gilt 1 MPa = 10 bar. Die Skala von 0 bis 600 bar entspricht dann der von 0 bis 60 MPa, wie sie auf dem Beitragsbild zu sehen ist.
Normaldruck, Atmosphäre und Millimeter Quecksilbersäule
Auf Meereshöhe herrscht nach König/Lipp ein Normaldruck von 1,01325 bar, bezogen auf 15 °C und ohne wetterbedingte Schwankungen. Die physikalische Atmosphäre (atm) ist genau dieser Wert: 1 atm = 101 325 Pa. Für Tauchrechnungen darf der Luftdruck auf 1 bar gerundet werden, das Lehrbuch beziffert die Genauigkeit mit ± 3 Prozent und nennt als Ausnahme Tauchgänge im Bergsee. Dort sinkt der Luftdruck nach der Gesellschaft für Tauch- und Überdruckmedizin (GTÜM) bis 4 000 m Höhe um etwa 0,1 bar je 1 000 m, auf 1 000 m Höhe sind es 0,9 bar, auf 2 500 m 0,75 bar. Mehr dazu im Eintrag zum Höhentauchen.
Zwei weitere Einheiten sehen ähnlich aus und sind es nicht ganz. Die technische Atmosphäre (at), gleich 1 kgf/cm², beträgt 98 066,5 Pa, also 0,980665 bar, und liegt damit knapp unter dem bar. Das Millimeter Quecksilbersäule (mmHg) stammt vom Quecksilberbarometer und beträgt 133,322 Pa. Die Kürzel ata (Atmosphäre absolut) und atü (Atmosphäre Überdruck) sind Altbestand der technischen Atmosphäre. In den Texten von DAN stehen die Sauerstoffgrenzen von 1,4 und 1,6 in der Einheit ata. Je nach Definition weicht eine Atmosphäre damit um gut ein bis knapp zwei Prozent vom bar ab.
psi
Das Pfund-Kraft je Quadratzoll (psi) ist die Einheit der angloamerikanischen Geräteangaben: 1 psi = 6 894,757 Pa. Daraus folgt 1 bar ≈ 14,50 psi. Die oft genannte Zahl 14,7 psi gehört dagegen zur Normalatmosphäre, denn 101 325 Pa geteilt durch 6 894,757 Pa ergeben 14,70 psi.
Für Flaschendrücke bedeutet das, gerechnet aus diesem Faktor: 200 bar entsprechen etwa 2 900 psi, 300 bar etwa 4 350 psi. Eine Flasche mit der Angabe 3000 psi entspricht 206,8 bar. Auf 207 bar aufzurunden würde den Nennwert überschreiten.
Was beim Tauchen davon gebraucht wird
Zehn Meter Wassersäule bedeuten nach König/Lipp etwa 1 bar zusätzlichen Druck, mit einer Genauigkeit von ± 2 Prozent. Der Gesamtdruck in der Tiefe ist die Summe aus Luftdruck und hydrostatischem Druck. Die Taucherformel lautet Tiefe in Metern geteilt durch 10, plus 1 bar. Die Formel weicht höchstens 6,3 Prozent vom exakten Wert ab, in 20 m Tiefe nur 3,3 Prozent. In 30 m Tiefe ergibt sich damit ein Absolutdruck von 4 bar.
Bei Rechnungen mit dem Partialdruck eines Gases wird derselbe Absolutdruck in bar eingesetzt. Als Tauchlehrer rate ich, die Einheit in jeder Rechnung mitzuschreiben. Eine typische Fehlerquelle ist nicht die Umrechnung, sondern die Verwechslung von Überdruck und Absolutdruck: Ein bloßes „bar“ sagt nicht, ob der Umgebungsdruck schon enthalten ist. Der Flaschendruck, den das Finimeter anzeigt, wird ebenfalls in bar angegeben.
Quellen
- König/Lipp: Lehrbuch für Forschungstaucher, Kapitel 1, Physikalische Grundlagen (Universität Hamburg) — Druck als Kraft je Fläche, Pascal und bar mit 1 bar = 100 000 Pa, Normaldruck 1,01325 bar, Genauigkeit der Rundung auf 1 bar (± 3 Prozent), die Faustregel 10 m = 1 bar (± 2 Prozent), Taucherformel mit höchstens 6,3 Prozent Abweichung, 1 hPa = 1 mbar, die Rechenbeispiele zu Kraft und Fläche.
- NIST Guide to the SI, Appendix B.8: Factors for Units Listed Alphabetically — Umrechnungsfaktoren in Pascal für atm (101 325, exakt), bar (100 000, exakt), technische Atmosphäre (98 066,5, exakt), psi (6 894,757) und mmHg (133,322).
- GTÜM: Bergseetauchen — Luftdruckabnahme von etwa 0,1 bar je 1 000 m bis 4 000 m Höhe, 0,9 bar auf 1 000 m, 0,75 bar auf 2 500 m.
- DAN: Oxygen Toxicity — die Sauerstoffgrenzen von 1,4 und 1,6 in der Einheit ata.
