Efect de încălzire cu ultrasunete
Când undele ultrasonice se propagă în mediu, datorită frecării interne a mediului de propagare, o parte din energia undelor sonore va fi absorbită de mediu și transformată în energie termică pentru a crește temperatura mediului. În comparație cu alte metode de încălzire, această metodă de încălzire obține același efect. Acest efect de creștere a temperaturii mediului se numește efectul termic al ultrasunetelor.
Când undele ultrasonice se propagă în undele sonore medii, de amplitudine mare, vor forma unde de șoc periodice cu o suprafață a undei sawtooth, provocând un gradient mare de presiune la suprafața undei. Energia de vibrație este absorbită continuu și transformată în căldură de către mediu pentru a crește temperatura mediului. Energia absorbită poate crește temperatura generală a mediului și temperatura locală în afara limitei. În același timp, datorită vibrațiilor ultrasonice, mediul produce oscilații puternice de înaltă frecvență, iar mediul se freacă unul de celălalt pentru a genera căldură, ceea ce poate crește temperatura mediului solid și fluid. Când undele ultrasonice penetrează interfața a două medii diferite, creșterea temperaturii este mai mare. Acest lucru se datorează faptului că impedanța caracteristică pe interfață este diferită, ceea ce va provoca reflecție, formând o undă în picioare, provocând frecare între molecule și încălzire.
Acțiunea termică a ultrasunetelor poate produce două forme de efecte termice. Unul este efectul termic produs de undele continue, iar celălalt este efectul termic instantaneu. Efectul termic al undei continue se datorează absorbției pierderii de frecare medie și internă. Acțiunea continuă a ultrasunetelor într-o anumită perioadă de timp provoacă o creștere a temperaturii în zona câmpului sonor al mediului. Efectul termic instantaneu se referă în principal la temperatura ridicată instantanee generată de închiderea bulei de cavitație.
Mecanismul termic al ultrasunetelor are următoarele aspecte:
Tranziția are loc atunci când vibrațiile ultrasonice trec prin mediu;
Punctul mediu este contractat periodic, astfel încât centrul de creștere a temperaturii are loc în faza de compresie a undei ultrasonice;
Se formează la limita diferitelor țesuturi. Datorită stratificării țesuturilor și diferitelor impedanțe dielectrice, se vor genera reflexii și se vor forma unde în picioare, provocând mișcarea relativă între molecule pentru a genera frecare și formarea căldurii. La acel moment, va exista o creștere a temperaturii locale în poziția corespunzătoare a antinodei valului în picioare. .
Printre acești factori, absorbția mediului este principalul factor pentru formarea căldurii.
Deoarece nu există nicio substanță care să poată converti toată energia sonoră în energie mecanică și energie chimică, aceasta va genera căldură mai mult sau mai puțin, astfel încât efectul termic este o caracteristică unică a ultrasunetelor. Efectul termic al ultrasunetelor se poate manifesta ca încălzirea generală cauzată de ultrasunete, încălzirea locală la limită, încălzirea locală a frontului undei atunci când se formează unda de șoc și așa mai departe.
