超声清洗技术,是运用超声波的力量对物体表面进行深度清洁的一种技术。在日常生活中以及工业生产中,都有着广泛的应用。对于经常与超声清洗机打交道的研究人员来说,这种技术可谓是清洁实验器材的得力助手。
超声清洗机工作时产生的声音,确实是一个令人头疼的问题。在初二物理课上,我们就已经了解到,超声波是指频率超过人耳可听到的20kHz的声波。那么,为什么超声清洗机在工作时会产生刺耳的“滋滋”声呢?这个声音又是如何产生的呢?
我们需要回顾一下声波的基础知识。声波是一种机械波,它的传播需要介质,如气体、固体或液体。声波可以分为纵波和横波。纵波是质点的振动方向与波的传播方向平行的波,它可以在气体、液体和固体中传播。而横波则是质点的振动方向与波的传播方向垂直的波,它只能在固体中传播。
描述声波,我们通常会关注其频率和振幅。频率决定了声音的音调,振幅决定了声音的响度。人耳可以听到的声音频率范围是20Hz到20kHz,而超声波则是指频率高于20kHz的声波。
对于超声清洗机来说,工作时需要借助液体作为声波传播的介质。这是因为液体能够更有效地传递声波的能量,从而达到更好的清洁效果。
那么,当我们了解了声波的基础知识后,就可以进一步探讨超声清洗机产生的“滋滋”声了。这个声音其实源于超声波在液体中产生的一系列物理现象。当高频的超声波作用于液体时,会在液体中产生许多小气泡。这些气泡在超声波的作用下不断振动、生长、然后突然破裂,形成所谓的空化作用。
这个空化作用过程中,气泡的破裂会产生极端的压力和温度,这些极端条件能够有效清除物体表面的污垢。这些气泡在破裂时也会与机器发生撞击,产生我们听到的“滋滋”声。因为气泡与机器的撞击产生的声音频率恰好在人耳可听到的范围内,所以我们能够清晰地听到这个声音。
超声清洗机的“滋滋”声虽然令人感到吵闹,但它正是超声波在液体中产生空化作用、实现清洁效果的重要表现。这项技术的背后蕴藏着丰富的物理原理,值得我们深入了解。
参考资料:
[1] Sound的相关Wikipedia词条。
[2] Fuchs F J.关于Ultrasonic cleaning的理论与应用的研究[C]. NASA会议出版物. NASA, 1995年。
[3] 许忠华,张洪波.关于超声清洗的空化作用机理的研究[J].哈尔滨铁道科技研究, 2009年第4期。
[4] Brennen C E所著的《Cavitation and Bubble Dynamics》一书。