超音波の効果

超音波の効果

超音波が媒体に伝播すると、超音波と媒体との相互作用のために、媒体は物理的および化学的変化を受け、機械的、熱的、電磁的および化学的な超音波効果のシリーズを生じ、次の4つの効果を含む:

1. 機械的効果

超音波の機械的作用は、液体乳化、ゲル液化および固体分散を促進することができる。超音波液体媒体に定在波が形成されると、流体中に浮遊する小さな粒子は機械的な力のために節点に凝縮され、空間に周期的な蓄積を形成する。圧電材料や磁歪材料で超音波が伝播する場合、超音波の機械的作用による電気偏光と誘導磁化を誘導する(誘電体物理学と磁気狭窄を参照)。

2. キャビテーション

超音波が液体に作用する場合、多数の小さな泡を生成することができます。その理由の一つは、部分的な引張応力が液体中に現れ、負圧を形成することです。圧力の低下は、もともと液体に溶解した気体を過飽和させ、液体から脱出し、小さな気泡になります。もう一つの理由は、強い引張応力がキャビテーションと呼ばれる中空に液体を「涙」するということです。空洞内部は液体蒸気または別の気体が液体に溶解し、真空であってもよい。

キャビテーションによって形成された小さな気泡は、周囲の媒体の振動で動き続けたり、成長したり、突然破裂したりします。破裂すると、周囲の液体が突然気泡に突入し、高温、高圧、衝撃波が発生します。キャビテーションを伴う内部摩擦は電荷を形成し、排出による気泡の発光を引き起こす可能性がある。液体の超音波処理の技術は、主にキャビテーションに関連しています。

3. 熱効果

超音波の高周波と高エネルギーのために、それは媒体によって吸収されたときに明らかな熱効果を生成することができます。

4. 化学効果

超音波の効果は、特定の化学反応を促進または加速することができます。例えば、純蒸留水は過酸化水素を生成するために超音波処理を受ける。窒素溶解水は、超音波処理後に亜硝酸を生成します。色素水溶液は、超音波処理後に色を変更したり、フェードします。これらの現象の発生は、常にキャビテーションを伴う。超音波はまた、多くの化学物質の加水分解、分解および重合を加速することができます。

超音波はまた、光化学および電気化学的プロセスに大きな影響を与えます。種々のアミノ酸および他の有機物の水溶液が超音波処理された後、特徴的な吸収バンドが消失し、均一な一般的な吸収を示し、キャビテーションが分子構造を変化させたことを示す。