När trycket från ljudvågen som sprids av ultraljudsvibration i vätska når en atmosfär, kan topptrycket för ultraljudsvågen nå vakuum eller negativt tryck. I verkligheten finns det emellertid inget negativt tryck närvarande, så en stor kraft genereras i vätskan, som drar vätskemolekylerna till tomrum. Detta hålrum är mycket nära vakuum, och det brister när ultraljudstrycket når sin maximala omvänd riktning. Den starka påverkan som genereras av brottet träffar smutsen på objektets yta. Chockvågfenomenet som genereras av brottet av otaliga små kavitationsbubblor kallas "kavitation" -fenomenet.
När ultraljudsenergin är tillräckligt hög, samlar små bubblor (kavitationskärnor) som finns i vätskan, växer och samlar kontinuerligt akustisk fältenergi under verkan av ultraljudsfältet. När energin når en viss tröskel kollapsar kavitationsbubblor och stängs snabbt.
Livslängden för kavitationsbubblor handlar om 0. 1 μs. När de kollapsar snabbt kan de frigöra enorm energi och generera mikrostrålar med en hastighet på cirka 110 m/s och stark slagkraft, vilket resulterar i en kollisionstäthet på upp till 1,5 kg/cm2. I ögonblicket av snabb kollaps genererar kavitationsbubblor lokal hög temperatur och tryck (5000K, 1800ATM), med en kylningshastighet på upp till 109K/s. Kavitationseffekten av ultraljud ökar i hög grad hastigheten för heterogena reaktioner, uppnår enhetlig blandning mellan heterogena reaktanter, påskyndar diffusionen av reaktanter och produkter, främjar bildningen av fasta nya faser och kontrollerar storleken och fördelningen av partiklar.
Ytterligare information:
När ultraljud sprids i ett medium orsakar interaktionen mellan ultraljud och mediet fysiska och kemiska förändringar i mediet, vilket resulterar i en serie mekaniska, termiska, elektromagnetiska och kemiska ultraljudseffekter, inklusive följande fyra effekter:
1. Mekaniska effekter. Den mekaniska verkan av ultraljud kan främja emulgering av vätska, kondensering av gel och spridningen av fast. När stående vågor bildas i ultraljudsvätskemedier, är små partiklar suspenderade i fluidkondensen vid noderna på grund av mekaniska krafter, vilket bildar periodiska ansamlingar i rymden.
Den inducerade polariseringen och magnetiseringen orsakad av den mekaniska verkan av ultraljudsvågor under förökning i piezoelektriska och magnetostiktiva material (se dielektrisk fysik och magnetostriktion).
2. Kavitationseffekt. Ultraljudsvågor kan generera ett stort antal små bubblor när de appliceras på vätskor. En anledning är att lokal dragspänning sker inuti vätskan och bildar negativt tryck. Minskningen i trycket får gasen som ursprungligen löstes i vätskan att bli övermättad och fly från vätskan och blir små bubblor.
En annan anledning är att stark dragspänning rivs isär vätskan i ett hålrum, känd som kavitation. Kaviteten innehåller flytande ånga eller en annan gas upplöst i vätskan och kan till och med vara ett vakuum. Små bubblor som bildas av kavitation kommer kontinuerligt att röra sig, växa eller plötsligt brista med vibrationen i det omgivande mediet.
3. Termisk effekt. På grund av ultraljudets höga frekvens och energi kan den ge betydande termiska effekter när den absorberas av mediet.
4. Kemiska effekter. Handlingen av ultraljud kan främja eller påskynda vissa kemiska reaktioner. Till exempel producerar rent destillerat vatten väteperoxid efter ultraljudsbehandling; Kvävesyra produceras efter ultraljudsbehandling av vatten som innehåller kvävgas; Den vattenhaltiga färglösningen kommer att förändra färg eller blekna efter ultraljudsbehandling.
