Die Wirkung von Ultraschall
Wenn sich die Ultraschallwelle aufgrund der Wechselwirkung zwischen der Ultraschallwelle und dem Medium im Medium ausbreitet, unterliegt das Medium physikalischen und chemischen Veränderungen, die zu einer Reihe mechanischer, thermischer, elektromagnetischer und chemischer Ultraschalleffekte führen, einschließlich der folgenden vier Effekte:
1. Mechanische Effekte
Die mechanische Wirkung von Ultraschall kann die Flüssigkeitsemulgierung, Gelverflüssigung und Feststoffdispersion fördern. Wenn sich im Ultraschallmedium eine stehende Welle bildet, werden die in der Flüssigkeit suspendierten winzigen Partikel aufgrund mechanischer Kraft an den Knoten kondensiert und bilden eine periodische Ansammlung im Raum. Wenn sich Ultraschallwellen in piezoelektrischen Materialien und magnetostriktiven Materialien ausbreiten, induzierte elektrische Polarisation und induzierte Magnetisierung aufgrund der mechanischen Wirkung von Ultraschallwellen (siehe dielektrische Physik und Magnetostriktion).
2. Kavitation
Wenn Ultraschallwellen auf Flüssigkeiten einwirken, kann eine große Anzahl kleiner Blasen erzeugt werden. Ein Grund ist, dass in der Flüssigkeit eine teilweise Zugspannung auftritt, die einen Unterdruck bildet. Durch den Druckabfall wird das ursprünglich in der Flüssigkeit gelöste Gas übersättigt und entweicht aus der Flüssigkeit und wird zu kleinen Blasen. Der andere Grund ist, dass die starke Zugspannung&"GG reißt"; die Flüssigkeit in eine Mulde, die Kavitation genannt wird. In dem Hohlraum befindet sich flüssiger Dampf oder ein anderes in der Flüssigkeit gelöstes Gas, und es kann sogar ein Vakuum sein.
Die durch Kavitation gebildeten kleinen Blasen bewegen sich weiter, wachsen auf oder platzen plötzlich unter der Vibration des umgebenden Mediums. Wenn es platzt, strömt die umgebende Flüssigkeit plötzlich in die Blase und erzeugt hohe Temperaturen, hohen Druck und Stoßwellen. Die von Kavitation begleitete innere Reibung kann elektrische Ladungen bilden und aufgrund der Entladung eine Lichtemission in den Blasen verursachen. Die Technologie der Ultraschallbehandlung in Flüssigkeiten hängt hauptsächlich mit Kavitation zusammen.
3. Thermische Wirkung
Aufgrund der hohen Frequenz und der hohen Energie von Ultraschall kann es einen offensichtlichen thermischen Effekt erzeugen, wenn es vom Medium absorbiert wird.
4. Chemische Wirkungen
Die Wirkung von Ultraschall kann bestimmte chemische Reaktionen fördern oder beschleunigen. Beispielsweise wird reines destilliertes Wasser einer Ultraschallbehandlung unterzogen, um Wasserstoffperoxid zu erzeugen; In Stickstoff gelöstes Wasser erzeugt nach Ultraschallbehandlung salpetrige Säure. Die wässrige Farbstofflösung ändert ihre Farbe oder verblasst nach der Ultraschallbehandlung. Das Auftreten dieser Phänomene geht immer mit Kavitation einher. Ultraschall kann auch die Hydrolyse, Zersetzung und Polymerisation vieler chemischer Substanzen beschleunigen.
Ultraschall hat auch einen signifikanten Einfluss auf photochemische und elektrochemische Prozesse. Nachdem die wässrigen Lösungen verschiedener Aminosäuren und anderer organischer Substanzen mit Ultraschall verarbeitet wurden, verschwinden die charakteristischen Absorptionsbanden und zeigen eine gleichmäßige allgemeine Absorption, was darauf hinweist, dass die Kavitation die Molekülstruktur verändert hat.
