Volumenverdrängung

Volumenverdrängung bezeichnet den Prozess, bei dem durch das Eintauchen eines Körpers in eine Flüssigkeit ein Volumen der Flüssigkeit verdrängt wird. In der Physik bedeutet dies, dass das verdrängte Flüssigkeitsvolumen dem Volumen des Körpers entspricht, sofern der Körper vollständig untergetaucht ist. Das archimedische Prinzip besagt, dass die Auftriebskraft F_A auf den Körper dem Gewicht der verdrängten Flüssigkeit entspricht: F_A = ρ_fluid · g · V_displaced, wobei ρ_fluid die Dichte der Flüssigkeit, g die Erdbeschleunigung und V_displaced das verdrängte Volumen ist. Daraus ergibt sich, dass ein Objekt in einer Flüssigkeit mit höherer Dichte tendenziell sinkt, während ein leichteres Objekt schwimmt, solange sein Gesamtvolumen den erforderlichen Auftrieb liefert.

Zur Bestimmung des Verdrängungsvolumens werden verschiedene Methoden verwendet. Die Überlauf- oder Displacement-Methode misst den Anstieg des Flüssigkeitsstandes in einem Messzylinder oder Behälter, wenn der Gegenstand hineingetaucht wird. Für regelmäßig geformte Objekte können Volumenberechnungen aus den Abmessungen erfolgen; bei unregelmäßigen Formen ist die Verdrängungsmethode Standard.

Anwendungen finden sich in der Bestimmung des Volumens unbekannter Objekte (Geologie, Materialprüfung), in der Dichtemessung (Masse geteilt durch Volumen) sowie in Hydraulik, Bauwesen und Wissenschaftskommunikation. In der Technik wird der Begriff Volumenverdrängung gelegentlich auch im Zusammenhang mit dem Motorverdrängungsvolumen eines Verbrennungsmotors verwendet; fachsprachlich wird dafür meist der Begriff Hubraum verwendet.

Zu Messungen können Fehlerquellen wie Luftblasen, Oberflächenspannung, Temperatur und Messgenauigkeit beitragen.