WH54 20250707 Inventar Fußpumpe

Lernwerkstatt

Basiswissen｜ Daten｜ Hubvolumen｜ Geometrisch｜ Messbecher-Pump-Versuch｜ Flaschen-Pump-Versuch｜ Luft-Wiege-Versuch｜ Mängel der Pumpe｜ Persönliche Einschätzung

Basiswissen

Eine mit dem Fuß bedienbare Luftpumpe erlaubt Drücke bis zu 8 bar zu erzeugen. Ein analoges Manometer zeigt dabei den jeweils erreichten Druck an. Die Luftpumpe wird für verschiedene Experimente in der Mathe-AC Lernwerkstatt in Aachen eingesetzt.

Daten

Bezeichnung: Dunlop 417684 / EAN 8711252417684 / SKU 417684; Fußpumpe mit Manometer (Einzylinder)

Integriertes analoges Manometer bis 8 bar Anzeige.

Ventilkompatibilität DV/Presta/Schrader (Universal-Doppelkopf)

Material: Metall/Kunststoff

Maße ca. 25×9×8 cm (≈ 23–25 cm Länge je nach Quelle)

Schwarze Trittfläche ca. 8×5 cm (selbst gemessen)

Masse: ca. 548 Gramm

Druckbereich 0–8 bar

Zylinderhub ca. 7,4 cm (selbst gemessen)

Zylinderaußendurchmesser ca 5,4 cm (selbst gemessen)

Zylinderaußenlänge ca 9 cm (selbst gemessen)

Schlauch ca. 55 cm (selbst gemessen)

Hubvolumen: etwa 110 cm³ (siehe unten)

Hubvolumen

Geometrisch

Geometrisch kann man das Hubvolumen über die Masse des Zylinders abbschätzen. Geht man von einer Wanddicke von maximal 1 mm aus kann man grob die Außenmaße auch als Werte für die Innenmaße des Zylinders verwenden.

Zylinder-Hubweg: 7,4 cm

Zylinderboden: 23 cm²

Volumen: etwa 170 cm³

Das gäbe ein Hubvolumen von gut 170 cm³. Das ist mehr als doppelt so viel wie über die Abschätzung der Anzahl an Pumphüben beim Aufpumpen der Getränkeflasche. Wie kann der Widerspruch aufgelöst werden? Sind die Wände des Zylinders deutlich dicker als 1 cm? Ist das Manometer der Fußpumpe nicht sonderlich präzise?

Messbecher-Pump-Versuch

In eine große Schüssel voll mit Wasser wurde ein durchsichtiger Messbecher mit 250 ml Anzeigevolumen eingetaucht. Der Messbecher füllte sich ganz mit Wasser und wurde dann mit dem Boden nach oben und der Öffnung nach unten ganz unter Wasser in der Schüssel gehalten. Dann wurde mit der Luftpumpe Luft in diesen umgedreht Becher eingefüllt. Die Luft war im Messbecher gefangen. Das Luftvolumen konnte so über die Skala in 10-Milliliter-Schritten abgelesen werden.

Ein Pumphub: 110 ml

Zwei Pumpzüge: 230 ml

Drei Pumpzüge: 330 ml

Von allen drei Methoden der Abschätzung scheint dieser Weg der vertrauenswürdigste zu sein. Es gibt keine unbekannten Faktoren (Wanddicke), keine unzuverlässigen Anzeigen (Manometer) und auch das proportionale Wachstum des Volumens mit der Anzahl von Pumphüben gibt Vertrauen.

Flaschen-Pump-Versuch

Nimmt man den Wert aus dem Messbecher-Versuch von 110 cm³ als Hubvolumen, dann bräuchte man 9 ganze Pumpzüge für 990 oder rund 1000 cm³, was einem Liter entspräche. Da die verwendete Cola-Flasche für den Flaschen-Pump-Versuch ein gemessenes Innenvolumen von 1050 cm³ hat, bräuchte man bei 110 cm³ Hubvolumen der Pumpe etwa 9 bis 10 ganze Hübe, um auf einen vom Manometer angezeigten Überdruck von einem bar zu kommen. Und dieser Überdruck müsste dann bei einem Gewicht von einem Liter Luft eine Gewichtserhöhung von 1,2 Gramm bewirken. Das wurde in einem Versuch bestätigt:

Gesamtmasse vor dem Pumpen: 87,8 Gramm

9 Pumpzüge zu vermutet je 110 cm³

Angezeigter Überdruck: 1 bar

Gesamtmasse nach dem Pumpen: 89,0 Gramm

Diese Werte sind in sich stimmig: Als bester Schätzwert für die Dunlop-Fußpumpe mit Manometer soll hier deshalb festgehalten werden: etwa 110 cm³.

Luft-Wiege-Versuch

Mit der Fußpumpe von Dunlop kann eine mit einem Fahrradventil präparierte Kunststoff-Flasche aufgepumpt werden. Typische (nicht zu alte) Flaschen für kohlensäurehaltige Getränke sollten Drücke bis etwa 6 bar aushalten. In dem Versuch hier wurde bei 2 bar abgebrochen.

Der angezeigte Druck, das vorher gemessene Innenvolumen der Flasche sowie der Massenunterschied (wenige Gramm) durch die Luftzufuhr passen überraschend gut zum idealen Gasgesetz (pV=nRT). Siehe auch 👉 Luft-Wiege-Versuch

Mängel der Pumpe

Das Manometer zeigt den Druck sehr unzuverlässig an.

Die Nadel steigt nur für den Bruchteil einer Sekunde an und fällt dann schnell wieder auf Umgebungsdruck ab.

Das Manometer sitzt eng an der Dichtung. Sitzt der Dichtungsring nicht eng an der Verbindung, entweicht Luft.

Um die Dichtung wieder dicht zu machen, müsste man den Schlauch mit dem Manometer drehen. Das bringt das Manometer aber in eine Position, bei der es von der beweglichen Mechanik beim ersten Pumpzug abterissen wird. Damit ist die Pumpe für Messung unbrauchbar.

Persönliche Einschätzung

Die Pumpe ist vom Design her gut. Wenn alles gut funktionieren würde, wäre die Pumpe rundum zufriedenstellend. Sehr nützlich ist die Funktion, dass man mit dem Fuß pumpen kann. Das gibt beide Hände frei, um damit Experimente auszuführen. Ein Schwachpunkt für den Einsatz in der Lernwerkstatt ist die sehr unzuverlässige Anzeige des Manometers. Die Nadel schwankt stark mit den Pumpbewegungen und die angezeigten Werte passen oft nicht zu den berechneten Werten (mehrere bar Unterschied). Dieser Mangel wird auch in verschiedenen Foren betont. Beim Kauf eine neuen Pumpe würde ich diese Punkte vorher im Geschäft gerne testen wollen.