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Corona-Krise: Video verdeutlicht, wie sich Atemluft ausbreitet

Was passiert, wenn wir husten? Mithilfe des sogenannten Schlierenspiegels machen Forscher der Bauhaus-Universität Weimar sichtbar, was für das menschliche Auge normalerweise verborgen bleibt: Kleinste Luftströmungen im Raum, die in Zeiten von Corona wichtig sind.

Der Kurzfilm der Professur Bauphysik illustriert damit eindrücklich, warum die Verhaltensempfehlungen der Weltgesundheitsorganisation WHO zum Schutz vor dem Coronavirus eingehalten werden sollten. In dem Clip ist die Silhouette eines Mannes zu sehen, der erst normal atmet und schließlich beginnt stark zu husten. Erst ohne Schutzvorkehrungen, dann mit vorgehaltener Hand, in die Armbeuge und mit verschiedenen Atemschutzmasken. „Besonders beim Husten ohne Schutz vor dem Mund wird deutlich, wie stark sich die Atemluft im Raum ausbreitet“, erläutert Prof. Conrad Völker, Leiter der Professur Bauphysik. Aus diesem Grund muss der Mund beim Husten bedeckt werden, geht aus dem Experiment hervor. „Am besten mit der Armbeuge, auch um die Hände sauber zu halten und mögliche Viren oder andere Krankheitserreger nicht über Körperkontakt oder Oberflächen weiterzutragen“, ergänzt Prof. Völker. Selbst der Einsatz von Atemschutzmasken zeige zwar eine Verbesserung, aber auch hier sei kein hundert-prozentiger Schutz vor einer Tröpfcheninfektion gegeben.

Schlierenverfahren zur Visualisierung von Raumluftströmungen

Verantwortlich für das aus aktuellem Anlass durchgeführte Experiment ist M. Sc. Amayu Wakoya Gena, DAAD-Stipendiat an der Bauhaus-Universität Weimar, welcher im Rahmen seiner Doktorarbeit das sogenannte Schlieren-Verfahren zur Visualisierung und Messung von Raumluftströmungen einsetzt. Herzstück des Messgerätes ist ein konkaver und extrem fein geschliffener Spiegel mit rund einem Meter Durchmesser. Mithilfe dieses Schlierenspiegels werden selbst kleinste Luftströmungen sichtbar. „Das Prinzip ist ähnlich wie bei einer überhitzten Straße im Sommer, wenn die Luft über dem Asphalt flimmert“, vergleicht Prof. Völker. Wie über der Straße hat die warme, feuchte Atemluft eine andere Dichte als die kühlere Raumluft. Diese Dichteunterschiede führen zu einer Ablenkung des Lichtes, was dann als dunkle Flecken in einem Foto oder Videobild sichtbar wird. Da diese Dichteunterschiede bei Raumluftströmungen allerdings sehr gering sind, sind diese nicht mit bloßem Auge, sondern nur mit Hilfe des Schlierenspiegels zu erkennen.

Der gegenwärtige Ausbruch der Coronavirus-assoziierten akuten Atemwegserkrankung namens Coronavirus-Krankheit 19 (COVID-19) beziehungsweise SARS-CoV-2 ist der dritte dokumentierte Ausbruch eines tierischen Coronavirus auf den Menschen in nur 2 Jahrzehnten. Die Infektion mit dem neuen Coronavirus stellt eine Bedrohung für die Weltgesundheit der Bevölkerung dar.

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Weltweit derzeit nur vier Großschlieren-Systeme

Weltweit existieren derzeit nur vier Großschlieren-Systeme, welche jeweils in unterschiedlichen Forschungsbereichen angewendet werden. In Weimar liegt der Fokus auf bauphysikalischen Messreihen. Eingesetzt wird das Großgerät an der Bauhaus-Universität Weimar vornehmlich zur Untersuchung von Raumluftströmungen in Innenräumen, um zu erforschen, welchen Einfluss das Raumklima auf den menschlichen Körper hat. Ziel ist die Entwicklung individueller Lösungen, um die Energieeffizienz von Räumen zu optimieren. 2017 wurden die Forscher der Bauhaus-Universität Weimar im Innovationswettbewerb Deutschland – Land der Ideen ausgezeichnet. Mit rund 400.000 Euro wurde der Schlierenspiegel vom Freistaat Thüringen gefördert und durch Mittel der Europäischen Union im Rahmen des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) kofinanziert.

Hier finden Sie das Video:

vimeo.com/399120258

Quelle: idw/Bauhaus-Universität Weimar