L'effetto degli ultrasuoni
Quando l'onda ultrasonica si propaga nel mezzo, a causa dell'interazione tra l'onda ultrasonica e il mezzo, il mezzo subisce cambiamenti fisici e chimici, provocando una serie di effetti ultrasonici meccanici, termici, elettromagnetici e chimici, inclusi i seguenti quattro effetti:
1. Effetti meccanici
L'azione meccanica degli ultrasuoni può favorire l'emulsificazione liquida, la liquefazione del gel e la dispersione solida. Quando si forma un'onda stazionaria nel mezzo del fluido ultrasonico, le minuscole particelle sospese nel fluido si condensano nei nodi a causa della forza meccanica, formando accumuli periodici nello spazio. Quando le onde ultrasoniche si propagano in materiali piezoelettrici e materiali magnetostrittivi, polarizzazione elettrica indotta e magnetizzazione indotta a causa dell'azione meccanica delle onde ultrasoniche (vedi fisica dielettrica e magnetostrizione).
2. Cavitazione
Quando le onde ultrasoniche agiscono sui liquidi, si possono produrre un gran numero di piccole bolle. Uno dei motivi è che la tensione di trazione parziale appare nel liquido per formare una pressione negativa. La diminuzione della pressione rende il gas originariamente disciolto nel liquido sovrasaturo e fuoriesce dal liquido e diventa piccole bolle. L'altro motivo è che la forte sollecitazione di trazione" strappa" il liquido in una cavità, che si chiama cavitazione. All'interno della cavità c'è vapore liquido o un altro gas disciolto nel liquido e può anche essere un vuoto.
Le piccole bolle formate a causa della cavitazione continueranno a muoversi, a crescere o scoppiare improvvisamente con la vibrazione del mezzo circostante. Quando scoppia, il liquido circostante si precipita improvvisamente nella bolla, generando alta temperatura, alta pressione e onde d'urto. L'attrito interno accompagnato dalla cavitazione può formare cariche elettriche e provocare l'emissione di luce nelle bolle per scarica. La tecnologia del trattamento ad ultrasuoni in liquido è principalmente legata alla cavitazione.
3. Effetto termico
A causa dell'alta frequenza e dell'alta energia degli ultrasuoni, può produrre un evidente effetto termico quando viene assorbito dal mezzo.
4. Effetti chimici
L'effetto degli ultrasuoni può promuovere o accelerare alcune reazioni chimiche. Ad esempio, l'acqua distillata pura subisce un trattamento ad ultrasuoni per produrre perossido di idrogeno; l'acqua disciolta con azoto produce acido nitroso dopo il trattamento ad ultrasuoni; La soluzione acquosa di colorante cambierà colore o si sbiadirà dopo il trattamento ad ultrasuoni. Il verificarsi di questi fenomeni è sempre accompagnato da cavitazione. Gli ultrasuoni possono anche accelerare l'idrolisi, la decomposizione e la polimerizzazione di molte sostanze chimiche.
Gli ultrasuoni hanno anche un effetto significativo sui processi fotochimici ed elettrochimici. Dopo che le soluzioni acquose di vari amminoacidi e altre sostanze organiche sono state processate ad ultrasuoni, le caratteristiche bande di assorbimento scompaiono e mostrano un assorbimento generale uniforme, che indica che la cavitazione ha modificato la struttura molecolare.
