科学探索|明明是“超声”清洗,咋还在“滋滋”作响?( 二 )


【科学探索|明明是“超声”清洗,咋还在“滋滋”作响?】
科学探索|明明是“超声”清洗,咋还在“滋滋”作响?
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纵波传播时不同区域压力示意图
由于压力的快速变小,所以在这些低压区域中,通常能形成内部呈现真空状态的气泡 。
又因为纵波一直在传播,这些低压区域很快就会感受到一股高压袭来,于是就出现了从中部开始凹陷,进而穿孔使整个气泡破裂的过程 。
高压过去后又一个低压到来,新一轮过程开始并周期往复 。
整个过程被称为超声波的空化作用,人眼之所以无法观察到其中的细节,是因为超声波的频率实在太高,高压与低压交替之快,以至于人眼根本无法分辨 。
尽管这个过程人眼难以捕捉,但是千万别小看这些气泡破裂时所产生的威力 。
由于气泡形成时内外压强差极大,而且在最终破裂时能量高度集中,所以空化作用能在小范围内产生一瞬间的极高压(几千个大气压)和极高温(几千摄氏度) 。
也正是因为在液体内能产生如此极端条件,物品表面的污垢才能被脱落,从而起到清洗的作用 。
Part.3
文章开头的问题能回答了吗?
感觉说了半天一直没有直面“滋滋”声的来源这个问题,其实小编不是故意躲着不答,而是这个“滋滋”声和空化作用息息相关 。
这个刺耳的“滋滋”声,其实源于空化作用产生的小气泡与机器内壁的撞击 。

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空化作用产生的气泡与机器内壁撞击 | 图源:格致论道讲坛
我们先前讲过,这些由空化作用产生的小气泡,可产生小范围的瞬时极高压极高温 。
而机器内壁一般都是不锈钢材质,强度较大,故发生碰撞时就会产生较为尖锐的声音 。
而且这个声音的频率又恰好在人耳可听到的频率范围内,所以我们就会听到这刺耳的“滋滋”声 。
没想到一个司空见惯的超声清洗,居然藏有这么多有意思的知识,不过尽管如此,它还是好吵啊……