חשיפה נוזלית לאולטרסאונד בעוצמה גבוהה עלולה לגרום לוויטציה אקוסטית. בדרך כלל ניתן לראות בתופעה זו כענן בועה שנוצר בסמוך למקור קולי (כמו קרן קולי) ונחשבת כצליל לחשק חזק. Cavitation הוא חלל בלחץ נמוך (כלומר בועת ואקום או חלל) שנוצר בנוזל, הגדל ברציפות, מתנדנד בקצרה ואז מתפוצץ באופן סימטרי בעוצמה עצומה.
השפעות כימיות ופיזיות של cavitation:
התמוטטות הקצף האלים גורם לטמפרטורה קיצונית מקומית (~ 5000 מעלות), קצב חימום /קירור (~ 10 מיליארד מעלות /שניות) ולחץ (~ 1000 אטם) בקאוויטציה, מייצר רדיקלים חופשיים וגורם לתגובות כימיות רבות (כימיות) (כימיות) ( כמו חמצון מזהמים, עיקור, פילמור, דמיון, השפלה של מולקולות ארוכות שרשרת וכו '). במקביל, שדה הקבילה מייצר זרימה, מטוסי מיקרו מהירים במיוחד (כ -500 מ 'לשנייה), וכוחות גזירה עצומים, ומקדמים מגוון רחב של השפעות פיזיות (מכניות) כמו תחליב, פיצול חלקיקים, פיצול תאים, הומוגניזציה, פיזור, צבירה דה, וגיבוי. בתנאים מתאימים, cavitation יכול אפילו לייצר אור - השפעה המכונה sonoluminescence.
ההשפעה הכימית הטהורה של cavitation קולי משופרת במידה מסוימת עם תדירות הולכת וגוברת, ואילו לאפקט המכני יש תלות הפוכה חזקה בתדירות הולכת וגוברת. תכנון של מעבדי אולטרה סאונד תעשייתיים מציג כוחות גזירה חזקים לנוזל המעובד, לכן הם נוטים לפעול בקצה התחתון של הספקטרום הקולי (~ 20 קילו הרץ).
הסבר על מנגנונים פוטנציאליים:
התרשים הסכמטי של הדינמיקה של בועות cavitation מוצג באיור, הממחיש את הצמיחה ואת התמוטטות א-סימטרית של חללי לחץ נמוך, וכתוצאה מכך ייצור מיקרוג'טים. לא מוצג ההתרחשות בו זמנית של תנודת בועה וצמיחת בועות. כאשר הבועה מתנדנדת ומתרחבת, היא מושכת את אדי הנוזל שמסביב וממסה גז אל פנים הבועה. תהליך זה נקרא "דיפוזיה של תיקון". הלחץ בקצף נשמר ברמה נמוכה יחסית, אשר תורם להתנפחות הסופית שלו. בשלב האחרון של ההשתלטות, מהירות קיר הבועה יכולה לעלות על מהירות הצליל בתוך הגז שלו. זה מייצר גלי הלם בתוך הבועה (בדומה לאלה המיוצרים כאשר מטוס חוצה מחסום קול), שמפרק את הבועה לשברים זעירים שהופכים לאחר מכן לנקודת המוצא לאירועי cavitation נוספים.
הגן על השמיעה שלך:
התמוטטות בועות הקוויטציה שנוצרו במהלך תהליך האולטרסאונד מייצרת רעש "סינון" רחב-ספקטרום נרחב, כאשר דציבלים עולים על 100 דציבלים. לכן חשוב מאוד לנקוט אמצעי זהירות לבריאות ובטיחות בעת שימוש במעבדי נוזלים קוליים.