Expériences transducteur ultrasonique
Les ultrasons sont des ondes sonores qui sont au-dessus du seuil de l’audition humaine . Typiquement , les humains peuvent entendre des ondes sonores entre 16 hertz et 16 kilohertz , mais l’échographie est de l’ordre de 20 kilohertz à 10 mégahertz . L’imagerie médicale fait un usage intensif de l’échographie , mais l’échographie a également un rôle à jouer dans des expériences de chimie . Transducteurs à ultrasons
Un transducteur à ultrasons est un dispositif qui convertit l’énergie électrique à l’énergie sonore . Ils fonctionnent en appliquant un courant alternatif à un matériau piézoélectrique , tel que quartz , prise en sandwich entre deux dissipateurs de chaleur en métal. Cela provoque le matériau piézo-électrique pour faire vibrer rapidement et génère des ultrasons.
Les ultrasons utilisés dans la plupart des expériences est différente de la ultrasonore utilisée dans les situations d’imagerie médicale tels que les balayages de la grossesse. Le premier est d’une fréquence inférieure , tandis que la seconde est d’une fréquence plus élevée et sûr pour une utilisation médicale .
Bulles de cavitation et sonoluminescence
ondes ultrasonores traversent un liquide créer des régions alternées de haute et basse pression . La faible pression provoque de minuscules bulles de cavitation à former , qui a ensuite dilater et se contracter en raison des ondes ultrasonores oscillantes . Le liquide s’évapore dans les cavités de la bulle , la bulle de remplissage avec de la vapeur , et les gaz dissous au sein du liquide diffuse dans les bulles .
Finalement , l’ effondrement des bulles de cavitation et d’ implosion , ce qui crée une onde de choc qui soumet le contenu des bulles à des températures et des pressions allant jusqu’à 5000 Kelvin et 1000 atmosphères respectivement .
Ces conditions provoquent des réactions chimiques uniques qui ne se produiraient pas normalement dans le laboratoire , comme sonoluminescence , lorsque les bulles s’effondrent émettent de la lumière . Les conditions à l’intérieur des bulles s’effondrent créer de très courte durée et difficile à identifier des molécules et des ions excités qui se débarrasser de leur excès d’énergie sous forme de lumière .
De nettoyage par ultrasons
échographie peut être utilisée pour nettoyer des objets tels que des bijoux . Les bulles de cavitation créé par l’effondrement des ultrasons sur les surfaces des objets immergés dans le liquide. Quand ils s’effondrent ils » jet » sur la surface et nettoyer la surface dans le processus .
Vous pouvez voir cet effet en plaçant un morceau de papier d’aluminium dans un bain à ultrasons . Attacher le transducteur à ultrasons à la partie inférieure d’un récipient métallique , par exemple une boîte de conserve , et de le remplir avec de l’eau . Allumez le transducteur et tenir un morceau de papier d’aluminium dans l’eau pendant environ 10 secondes . Maintenez la feuille à une lumière vive de voir de nombreux petits trous percés dans la feuille par l’effondrement et de jets de bulles de cavitation .
Créer des émulsions de liquides non miscibles
Certains __gVirt_NP_NNS_NNPS<__ liquides , comme l'huile et l'eau , ne pas mélanger avec un autre, même avec une agitation vigoureuse . Ces liquides sont " non miscible ". Les bulles de cavitation produites par un transducteur ultrasonique peut être utilisé pour créer une émulsion de deux liquides non miscibles dans lequel l'un des liquides non miscibles est suspendu à l'intérieur de l'autre . Les deux liquides seront finalement séparés , mais il sera plus lent que si vous les mélanger à la main .
Ajouter parties égales d’huile de cuisson et l’eau dans un pot de verre . Mélanger les liquides non miscibles en secouant le pot à la main , et puis laisser séparer . Noter l’heure de la séparation complète de se produire , et puis insérez le transducteur à ultrasons dans l’huile et de l’eau . Activez-le pour créer une émulsion . Encore une fois , laissez les deux liquides à séparer et à enregistrer le temps de la séparation complète de se produire. L’émulsion créée par l’échographie prendra plus de temps à se séparer.