Ce este cavitația cu ultrasunete?
Când presiunea undei sonore propagate prin vibrații cu ultrasunete în lichid atinge o atmosferă, presiunea maximă a undei cu ultrasunete poate atinge presiunea în vid sau negativă. Cu toate acestea, în realitate, nu există o presiune negativă, astfel încât o forță mare este generată în lichid, ceea ce trage moleculele lichide în goluri. Această cavitate este foarte aproape de vid și se rup atunci când presiunea cu ultrasunete atinge direcția sa maximă inversă. Impactul puternic generat de ruptură lovește murdăria de pe suprafața obiectului. Fenomenul undei de șoc generat de ruperea nenumăratelor bule de cavitație mici se numește fenomenul „cavitației”.
Când energia cu ultrasunete este suficient de ridicată, bule minuscule (nuclee de cavitație) existente în vibrarea lichidă, cresc și adună continuu energie acustică a câmpului sub acțiunea câmpului cu ultrasunete. Când energia atinge un anumit prag, bulele de cavitație se prăbușesc și se închid rapid.
Durata de viață a bulelor de cavitație este de aproximativ 0. 1 μ s. Când se prăbușesc rapid, pot elibera o energie enormă și pot genera micro -jeturi cu o viteză de aproximativ 110 m/s și o forță de impact puternică, rezultând o densitate de coliziune de până la 1,5 kg/cm2. În momentul prăbușirii rapide, bulele de cavitație generează temperaturi și presiuni locale ridicate (5000k, 1800ATM), cu o rată de răcire de până la 109K/s. Efectul de cavitație al ecografiei crește foarte mult rata reacțiilor eterogene, obține o amestecare uniformă între reactanții eterogeni, accelerează difuzarea reactanților și produselor, promovează formarea de faze noi solide și controlează dimensiunea și distribuirea particulelor.
Informații suplimentare:
Când ecografia se propagă într -un mediu, interacțiunea dintre ecografie și mediu provoacă modificări fizice și chimice ale mediului, rezultând o serie de ecografie mecanică, termică, electromagnetică și chimică, inclusiv următoarele patru efecte:
1. Efecte mecanice. Acțiunea mecanică a ecografiei poate promova emulsionarea lichidului, lichefierea gelului și dispersia solidului. Când undele în picioare sunt formate în medii cu ultrasunete, particule minuscule suspendate în fluid condensa la noduri din cauza forțelor mecanice, formând acumulări periodice în spațiu.
Polarizarea și magnetizarea indusă cauzate de acțiunea mecanică a undelor ultrasonice în timpul propagărilor în materialele piezoelectrice și magnetostrictive (vezi fizica dielectrică și magnetostricția).
2. Efectul cavitației. Undele cu ultrasunete pot genera un număr mare de bule mici atunci când sunt aplicate la lichide. Un motiv este că stresul local la tracțiune are loc în interiorul lichidului, formând presiune negativă. Scăderea presiunii face ca gazul să fie dizolvat inițial în lichid să devină suprasaturat și să scape de lichid, devenind bule mici.
Un alt motiv este faptul că stresul de tracțiune puternic rupe lichidul într -o cavitate, cunoscut sub numele de cavitație. Cavitatea conține vapori lichizi sau un alt gaz dizolvat în lichid și poate fi chiar un vid. Bulele mici formate din cavitație se vor mișca continuu, vor crește sau se vor izbucni brusc cu vibrația mediului înconjurător.
3. Efect termic. Datorită frecvenței ridicate și energiei ecografiei, poate produce efecte termice semnificative atunci când este absorbită de mediu.
4. Efecte chimice. Acțiunea ecografiei poate promova sau accelera anumite reacții chimice. De exemplu, apa distilată pură produce peroxid de hidrogen după tratamentul cu ultrasunete; Acidul azot este produs după tratamentul cu ultrasunete a apei care conține gaz de azot; Soluția apoasă de colorant va schimba culoarea sau va dispărea după tratamentul cu ultrasunete.
