Ausfluß
,
[* 3] die fortschreitende
Bewegung einer tropfbaren oder gasförmigen Flüssigkeit durch eine Öffnung ihres Behälters.
Die hierbei geltenden Gesetze bilden einen
Teil der
Hydrodynamik (s.
Hydraulik) oder der
Aerodynamik (s. d.), je nachdem sie
sich auf die tropfbaren oder gasförmigen Flüssigkeiten beziehen. Die
Geschwindigkeit, mit der eine Flüssigkeit aus der
Öffnung ihres Behälters tritt, nennt man ihre
Ausflußgeschwindigkeit. Diese ist für eine tropfbare
Flüssigkeit, die durch eine
Boden- oder Seitenwandöffnung ausströmt, gerade so groß wie die
Geschwindigkeit, welche die
Flüssigkeit im freien Fall (s. d.) von dem Flüssigkeitsspiegel bis zur Ausfluß
öffnung
erlangt hatte. Dieses von
Torricelli zuerst (1644) gefundene hydrodynamische Gesetz ist als das
Torricellische Theorem
bekannt und wird durch die Formel
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ausgedrückt, wo v die
Ausflußgeschwindigkeit, h die
Tiefe der Ausfluß
öffnung unter dem Niveau und g die
Beschleunigung der
Schwerkraft bedeutet. Die
Ausflußgeschwindigkeit ist hiernach unabhängig von der specifischen
Schwere der Flüssigkeit. Dadurch,
daß ein lotrecht aufwärts steigender Wasserstrahl sich nahezu bis zur Höhe des Wasserbehälters im
Spiegel
[* 4] erbebt, bestätigt sich mit Hilfe der Fallgesetze der
Torricellische
Satz unmittelbar. Zum Nachweis bedient man sich
der
Mariotteschen Ausflußflasche. (S.
[* 1]
Figur, S. 145a.) Dieselbe besitzt in dem Seitenrohr rs die Ausfluß
öffnung
o, die in der auswechselbaren Verschlußscheibe gh angebracht ist und verschiedene Formen erhalten kann.
Oben ist das
Gefäß
[* 5] luftdicht verschlossen bis auf die an beiden
Enden offene
Röhre ba. Die Wassersäule im
Gefäße oberhalb
a und die darüber befindliche Luft hält während des Ausfließens stets dem äußern Luftdrucke das
Gleichgewicht.
[* 6] Der Ausfluß
bei
o erfolgt also unter der gleichbleibenden Druckhöhe h=ao.
¶
mehr
Berechnet man hiernach die Ausflußgeschwindigkeit, so läßt sich die Ausfluß
parabel der gewissermaßen horizontal geworfenen
Flüssigkeit (s. Wurf) im voraus konstruieren und mit der wirklichen vergleichen. Die Ausflußgeschwindigkeiten aus kapillaren
Ansatzröhren weichen wegen der großen Reibung
[* 8] von denen aus weiten Röhren
[* 9] ab, indem sie sich bei letztern wie die Quadratwurzeln
aus den Druckhöhen, bei erstern dagegen einfach wie die Druckhöhen verhalten. Die Ausfluß
menge Q in
Volumeneinheiten pro Sekunde ist das Produkt aus der Ausflußgeschwindigkeit und dem Flächeninhalt q der Ausfluß
öffnung,
also
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Wegen der Zusammenziehung (Kontraktion) des Ausfluß
strahls ist in der Regel die wirklich ausgeflossene Flüssigkeitsmenge
kleiner als die theoretisch berechnete, so daß man letztere mit einem Kontraktionskoefficienten, der
für verschiedene Formen der Öffnung verschieden und, immer kleiner als 1 ist (z. B. 0,64
für runde Öffnungen in einer dünnen Wand), multiplizieren muß.
[* 3] ^[Abb]
Der ausfließende Wasserstrahl ist anfangs zusammenhängend und kontrahiert, weiter von der Mündung entfernt in Tropfen geteilt.
Durch die Schwingungen des Öffnungsrandes gerät auch der Ausfluß
strahl in Schwingung,
[* 10] infolgedessen
er Anschwellungen und Einschnürungen zeigt. Eingehendere Untersuchungen hierüber rühren von Savart und Plateau her. Die
ausströmenden Gase
[* 11] befolgen ebenfalls das Torricellische Theorem, wenn der Druck, unter dem das Gas ausströmt, durch die Höhe
h einer diesem Druck entsprechenden Gassäule von derselben Dichte ausgedrückt wird. Diese Gassäule
ist
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wenn λ die den Druck angebende Quecksilbersäule, σ das specifische Gewicht des Quecksilbers und s dasjenige des Gases bedeutet; es ist dann die Ausflußgeschwindigkeit
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Läßt man daher zwei verschiedene Gase unter gleichem Druck ausströmen, so verhalten sich die Ausflußgeschwindigkeiten umgekehrt, wie die Wurzeln aus den Dichten. Diesen Satz benutzte Bunsen zu einer Methode der Dichtenbestimmung der Gase. (Vgl. Bunsen, Gasometrische Methoden, 2. Aufl., Braunschw. 1877.)