Was ist Druck ?

Druck ist überall. Er hält Reifen rund, treibt Bagger-Arme an, lässt Wasser aus dem Hahn fließen und wirkt selbst in unserem Körper. Druck ist eine der grundlegendsten physikalischen Größen überhaupt.

Die Definition: Kraft pro Fläche

In der Physik ist Druck (englisch: pressure, Formelzeichen: p) eine skalare Größe – das bedeutet: er hat keine Richtung, nur eine Größe. Definiert wird er als Kraft, die senkrecht und gleichmäßig verteilt auf eine Fläche wirkt:

p = F / A

Dabei ist:

• p = Druck in Pascal (Pa)

• F = Kraft in Newton (N)

• A = Fläche in Quadratmeter (m²)

Ein einfaches Beispiel macht das greifbar: Wirkt eine Kraft von 1 Newton auf eine Fläche von 1 Quadratmeter, entsteht ein Druck von genau 1 Pascal (Pa). Das ist allerdings winzig – ein ruhender Schuh eines 70-kg-Menschen erzeugt auf dem Boden bereits rund 35.000 Pa, also 35 Kilopascal.

Ein wichtiger Aspekt des Drucks: Er ist ein Skalar. 

Die Kraft, die ihn erzeugt, hat eine Richtung – aber der Druck selbst wirkt innerhalb eines geschlossenen Systems senkrecht auf alle Flächen gleichermaßen. Deshalb spielt die Einbaulage eines Drucksensors im Prinzip keine Rolle: Ein Druckmessumformer an der Oberseite eines Kompressortanks misst denselben Druck wie einer an der Seite.

Die Einheit: Pascal – und warum wir Bar und mbar verwenden

Die offizielle SI-Einheit des Drucks ist das Pascal (Pa), benannt nach dem französischen Mathematiker und Physiker Blaise Pascal (1623–1662).

Es gilt: 1 Pa= 1 N/m²

Für die meisten technischen Anwendungen ist Pascal als Basiseinheit jedoch sehr klein. Deshalb haben sich in der Praxis größere Einheiten etabliert:

Einheit	Umrechnung	Typischer Anwendungsbereich
Pascal (Pa)	Basiseinheit	Wissenschaft, Feinmessung
Hektopascal (hPa)	1 hPa = 100 Pa	Meteorologie, Wetterkarten
Bar (bar)	1 bar = 100.000 Pa	Industrie, Druckluft, Hydraulik
Millibar (mbar)	1 mbar = 100 Pa	Feinregulierung, Gasdruck
mmHg	1 mmHg ≈ 133,3 Pa	Medizin (Blutdruck, Augeninnendruck)
psi	1 psi ≈ 6.895 Pa	Angloamerikanischer Raum (Reifen, etc.)

Der alltägliche Atmosphärendruck auf Meereshöhe beträgt im Mittel 1.013,25 hPa oder 1,01325 bar – auch als Normaldruck bezeichnet und in der Norm ISO 2533 festgelegt.

Blaise Pascal und das Prinzip, das seinen Namen trägt

Dass Druck in ruhenden Flüssigkeiten und Gasen allseitig wirkt, hat Blaise Pascal bereits im 17. Jahrhundert erkannt. Das nach ihm benannte Pascal'sche Prinzip besagt:

Ein auf einen abgeschlossenen, ruhenden Flüssigkeitsbereich ausgeübter Druck pflanzt sich in alle Richtungen und mit gleichem Betrag fort.

Dieses Prinzip ist die Grundlage der gesamten Hydraulik: Eine kleine Kraft auf einen kleinen Kolben erzeugt denselben Druck, der auf einer viel größeren Fläche eine entsprechend größere Kraft entfaltet. So heben hydraulische Bremsanlagen in Autos und hydraulische Pressen schwerste Lasten mit vergleichsweise geringer Eingangskraft.

Die Druckarten

Der Begriff „Druck" allein ist in der technischen Praxis nicht ausreichend – entscheidend ist immer der Bezugspunkt. Je nachdem, worauf sich eine Druckmessung bezieht, unterscheidet man mehrere Druckarten:

Absolutdruck (pabs)

Der Absolutdruck wird bezogen auf das ideale Vakuum – also den absoluten Drucknullpunkt. Er ist die reinste und eindeutigste Druckart, da er von äußeren Einflüssen wie Wetter oder Höhe unabhängig ist. Der Begriff ist vom Lateinischen absolutus (= losgelöst, unabhängig) abgeleitet.

Die Formel lautet: pabs = pe + patm

Typische Anwendung: Vakuumtechnik, meteorologische Messungen, Höhenmessung in der Luftfahrt.

Relativdruck / Überdruck (pe)

Der Relativdruck – in der Norm auch Überdruck (Index e, von lateinisch excedens = überschreitend) genannt – ist der häufigste Messtyp in der Industrie. Er misst die Differenz zwischen einem absoluten Druck und dem aktuellen Atmosphärendruck:

pabs = pe = pabs - patm

Reifendruck, Kesseldrücke, Druckluftleitungen – überall dort, wo der Umgebungsdruck als „Normal" gilt, arbeiten Relativdruckmessgeräte.

Wichtig: Da der Referenzpunkt (Atmosphärendruck) wetterbedingt schwanken kann, muss in präzisen Anwendungen bedacht werden, dass eine falsche Sensoreinstufung zu Messfehlern von bis zu 200 mbar führen kann – z. B. beim Wechsel des Standorts von Meereshöhe auf 2.000 Meter.

Differenzdruck (Δp)

Beim Differenzdruck werden zwei Drücke miteinander verglichen – keiner davon ist zwingend Vakuum oder Atmosphärendruck:

Δp = p1 − p2

Anwendungsbeispiele: Filterüberwachung (Verschmutzungsgrad erkennen), Durchflussmessung (Venturi-Prinzip) oder Füllstandsmessung in geschlossenen Behältern.

Statischer und dynamischer Druck

Befindet sich ein Fluid (Flüssigkeit oder Gas) im Ruhezustand, wirkt der statische Druck gleichmäßig in alle Richtungen. Strömt das Fluid hingegen – wie in einer Rohrleitung –, entsteht zusätzlich ein dynamischer Druck, der aus der kinetischen Energie der bewegten Teilchen resultiert. Die Summe aus statischem und dynamischem Druck ergibt den Gesamtdruck – eine Beziehung, die das Bernoulli'sche Prinzip beschreibt und unter anderem bei der Berechnung von Rohrleitungsströmungen genutzt wird.

Hydrostatischer Druck

Der hydrostatische Druck entsteht in ruhenden Flüssigkeiten durch das Eigengewicht der Flüssigkeitssäule über dem Messpunkt. Er hängt ab von:

• der Dichte der Flüssigkeit (ρ)

• der Höhe der Flüssigkeitssäule (h)

• der Erdbeschleunigung (g)

  
  

phyd = ρ ⋅ g ⋅ h

Je tiefer ein Taucher im Wasser ist, desto größer der hydrostatische Druck auf seinen Körper. In 10 Metern Tiefe wirkt rund 1 bar zusätzlicher Wasserdruck – entsprechend dem gesamten Luftdruck an der Erdoberfläche.

Druck in der Praxis: Wo er überall eine Rolle spielt

Kaum eine technische Disziplin kommt ohne die Messung und Regelung von Druck aus:

• Druckluft- und Pneumatik: Betriebsdruck von Kompressoren und Zylindern – typisch 6–10 bar Überdruck

• Hydraulik: Betriebsdrücke von 100–400 bar in Pressen, Baggern, Fahrzeugbremsanlagen

• Prozesstechnik & Chemie: Überwachung von Reaktordrücken, Destillationskolonnen, Pumpen

• Medizintechnik: Blutdruckmessung (systolisch ~120 mmHg), Beatmungsgeräte, Sterilisatoren

• Automobiltechnik: Reifendrucküberwachung (TPMS), Motormanagement, Turboladerdruck

• Lebensmittel & Pharma: Sterilisationsprozesse (Autoklaven), aseptische Füllsysteme

• Meteorologie: Luftdruckmessung zur Wettervorhersage in hPa

• Luft- und Raumfahrt: Kabinendruckregelung, Turbinen- und Triebwerksüberwachung

Druck, Sicherheit und Norm

Wer mit druckführenden Systemen arbeitet, muss sich an strenge Regelwerke halten. In Europa ist die Druckgeräterichtlinie (DGRL / 2014/68/EU) maßgeblich – sie regelt Auslegung, Herstellung und Prüfung von Druckbehältern, Rohrleitungen und Armaturen. Die DIN EN 837 definiert Anforderungen an Manometer, die DIN EN 60770 legt Leistungsanforderungen an Druckmessumformer für die Prozessleittechnik fest.

Druck ist damit nicht nur eine physikalische, sondern auch eine sicherheitstechnische Größe: Zu hoher Druck in einer ungeeigneten Anlage kann katastrophale Folgen haben – von geplatzten Leitungen bis zu Explosionen. Die korrekte Auslegung, Überwachung und Regelung von Drücken rettet täglich Leben und schützt Anlagen weltweit.

Fazit

Druck ist unsichtbar und doch allgegenwärtig – in der Natur wie in der Technik. Er ist definiert als Kraft pro Fläche, gemessen in Pascal, und tritt in vielen Formen auf: als Absolutdruck, Relativdruck, Differenzdruck, hydrostatischer oder dynamischer Druck.

Moderne Drucksensoren mit piezoresistiven, Dünnfilm- oder Dickschichttechnologien messen ihn mit höchster Präzision. Wer Druck versteht – physikalisch wie messtechnisch –, versteht die Grundlage fast jedes technischen Prozesses auf dieser Welt.