Ultraljud vågor är ljudvågor som ligger över tröskeln för människans hörsel . Normalt kan människor höra ljudvågor mellan 16 hertz och 16 kilohertz , men ultraljud är i intervallet från 20 kilohertz till 10 megahertz . Medicinsk bildbehandling gör omfattande användning av ultraljud , men ultraljud har också en roll att spela i kemiska experiment . Ultraljudomvandlarna
En ultraljudsomvandlare är en anordning som omvandlar elektrisk energi till ljudenergi . De fungerar genom att applicera en växelström till ett piezoelektriskt material, såsom kvarts, inklämt mellan två metall kylflänsar . Detta bringar det piezoelektriska materialet att vibrera snabbt och genererar ultraljud.
Ultraljud som används i de flesta experiment skiljer sig från ultraljuds används i medicinsk avbildning situationer såsom graviditetsläsningar . Den förstnämnda är av en lägre frekvens , medan den senare är av en högre frekvens och säker för medicinsk användning. Addera kavitationsbubblor och Sonoluminescence
ultraljudvågor som färdas genom en vätska skapa alternerande regioner av högt och lågt tryck . Det låga trycket orsakar små kavitationsbubblor bildas, vilken därefter expanderar och drar på grund av de oscillerande ultraljuds vågorna. Vätskan förångas in i bubblan hålrum och fyller bubbla med ånga och gaser lösta i vätskan diffunderar in i bubblor.
Småningom bubblor kavitation kollaps och imploderar och att skapa en tryckvåg som utsätter innehållet i bubblorna till temperaturer och tryck på upp till 5000 Kelvin och 1000 atmosfärer respektive.
Dessa förhållanden ge unika kemiska reaktioner som normalt inte skulle förekomma i laboratoriet , såsom sonoluminescence , när kollapsande bubblor avger ljus . Villkoren inuti kollaps bubblorna skapar mycket kortlivade och svåra att identifiera exciterade molekyler och joner som bli av med sin överskottsenergii form av ljus .
Ultraljudsrengöring
Ultraljud kan användas för att rengöra föremål som smycken . De kavitationsbubblor skapats av ultraljuds kollaps på ytorna av föremålen nedsänkta i vätskan. När de kollapsar de ” jet ” på ytan och rengör ytan i processen .
Du kan se denna effekt genom att placera en bit aluminiumfolie i ett ultraljudsbad . Fäst ultraljudsomvandlare till undersidan av en metallbehållare , såsom en konservburk , och fylla den med vatten. Slå på givaren och håll en bit aluminiumfolie i vattnet i cirka 10 sekunder . Håll upp folien till ett starkt ljus för att se många små hål stansade i folien av kollapsar och sprutar kavitationsbubblor .
Skapa Emulsioner av Oblandbara Vätskor
Vissa vätskor , såsom olja och vatten , blanda inte med varandra även under kraftig omröring. Dessa vätskor är ” blandbara . ” De kavitationsbubblor som produceras av en ultraljudsomvandlare kan användas för att skapa en emulsion av två oblandbara vätskor, i vilka en av de icke-blandbara vätskor är suspenderade i den andra. De två vätskorna kommer så småningom att separera , men det kommer att vara långsammare än om man blandade dem för hand.
Till lika delar matolja och vatten till en glasburk . Blanda de oblandbara vätskorna genom att skaka burken för hand, och sedan lämna separera. Anteckna tiden för fullständig separation att inträffa , och sedan in ultraljudtransduktorn i olja och vatten . Slå det om att skapa en emulsion . Igen, lämna de båda vätskorna att separera och registrera tiden för fullständig separation att inträffa. Emulsionen skapats av ultraljud kommer att ta längre tid att separera . Addera