Ultraschall- Transducer Experimente

Ultraschallwellen sind Schallwellen, die über der Hörschwelle des Menschen sind . Typischerweise kann der Mensch Schallwellen zwischen 16 Hertz und 16 Kilohertz zu hören, aber Ultraschall im Bereich von 20 Kilohertz bis 10 Megahertz. Medizinische Bildgebung macht umfangreichen Gebrauch von Ultraschall, Ultraschall , sondern hat auch eine Rolle in der Chemie-Experimente zu spielen. Ultraschallwandler

Ein Ultraschallwandler ist ein Gerät , das elektrische Energie , um Energie zu klingen umwandelt. Sie arbeiten durch Anlegen eines Wechselstroms an ein piezoelektrisches Material , wie Quarz, zwischen zwei Metallwärmesenkenangeordnet ist. Dies bewirkt, daß das piezoelektrische Material zu schnell schwingen und erzeugt Ultraschall.

In den meisten Experimenten verwendeten Ultraschall unterscheidet sich von der in der medizinischen Ultraschallabbildungssituationenwie Schwangerschaft Scans verwendet . Ersteres ist von einer niedrigeren Frequenz , während die letztere ist von einer höheren Frequenz und sicher für den medizinischen Gebrauch .
Kavitation Blasen und Sonolumineszenz

Ultraschallwellen , die sich durch eine Flüssigkeit alternierenden Regionen hoher und niedriger Druck . Der niedrige Druck bewirkt, dass kleine Kavitationsblasen zu bilden , die dann ausdehnen und zusammenziehen , weil der Schwingultraschallwellen. Die Flüssigkeit verdunstet in den Blasenhohlräumen, Füllen der Blase mit Dampf und in der Flüssigkeit diffundieren in den Blasen gelösten Gase .

Schließlich sprudelt die Kavitation Zusammenbruch und implodieren , die Schaffung einer Schockwelle , die den Inhalt der Blasen unterwirft Temperaturen und Drücke von bis zu 5000 Kelvin und 1000 Atmosphären sind.

Diese Bedingungen verursachen einzigartigen chemischen Reaktionen , die normalerweise nicht im Labor stattfinden würde , wie Sonolumineszenz , wenn kollabierenden Blasen Licht emittieren . Die Bedingungen in den kollabierenden Blasen erzeugen sehr kurzlebig und schwer zu angeregten Moleküle und Ionen, die ihre überschüssige Energie in Form von Licht loswerden zu identifizieren.
Ultraschallreinigung

Ultraschall kann verwendet werden, um Objekte wie Schmuck zu reinigen. Die Kavitationsblasen , die durch die Ultraschall Zusammenbruch auf die Oberflächen der Gegenstände in die Flüssigkeit eingetaucht . Wenn sie zusammenbrechen sie "jet " auf die Oberfläche und reinigen Sie die Oberfläche in den Prozess.

Sie können diesen Effekt , indem ein Stück Alufolie in ein Ultraschallbad zu sehen. Befestigen Sie die Ultraschallwandler an der Unterseite eines Metallbehälters , wie eine Blechdose , und füllen Sie ihn mit Wasser. Einschalten des Wandlers und halten ein Stück Aluminiumfolie in das Wasser für etwa 10 Sekunden. Halten Sie die Folie an einem hellen Licht , viele kleine Löcher in der Folie durch die einstürzenden und strahl Kavitationsblasen gestanzt sehen .
Erstellen Emulsionen mischbare Flüssigkeiten

Einige Flüssigkeiten , wie Öl und Wasser, nicht miteinander auch unter starkem Rühren zu vermischen. Diese Flüssigkeiten sind " nicht mischbar . " Die durch einen Ultraschallwandler erzeugt Kavitationsblasen können verwendet werden, um eine Emulsion aus zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten, in denen eine der nicht mischbaren Flüssigkeiten in der anderen suspendierten erstellen. Die beiden Flüssigkeiten werden schließlich zu trennen , aber es wird langsamer, als wenn man sie von Hand gemischt werden .

Hinzufügen gleichen Teilen Speiseöl und Wasser in einem Glas. Mischen Sie die nicht mischbaren Flüssigkeiten durch Schütteln Sie das Glas mit der Hand, und dann lassen Sie sich zu trennen. Notieren Sie sich die Zeit für eine vollständige Trennung stattfindet, und legen Sie dann die Ultraschallwandler in die Öl und Wasser. Schalten Sie es ein , um eine Emulsion zu erstellen. Auch hier lassen die beiden Flüssigkeiten zu trennen, und notieren Sie die Zeit für die vollständige Trennung auftreten. Die Emulsion , die durch die Ultraschall wird länger dauern, sich zu trennen.