Efecto de calentamiento ultrasónico
Cuando las ondas ultrasónicas se propagan en el medio, debido a la fricción interna del medio de propagación, parte de la energía de la onda sonora será absorbida por el medio y convertida en energía térmica para aumentar la temperatura del medio. En comparación con otros métodos de calentamiento, este método de calentamiento logra el mismo efecto. Este efecto de aumentar la temperatura del medio se llama el efecto térmico del ultrasonido.
Cuando las ondas ultrasónicas se propagan en el medio, las ondas sonoras de gran amplitud formarán ondas de choque periódicas con una superficie de onda de diente de sierra, causando un gran gradiente de presión en la superficie de la onda. La energía de vibración es continuamente absorbida y convertida en calor por el medio para aumentar la temperatura del medio. La energía absorbida puede aumentar la temperatura total del medio y la temperatura local fuera del límite. Al mismo tiempo, debido a la vibración ultrasónica, el medio produce una fuerte oscilación de alta frecuencia, y el medio se frota entre sí para generar calor, lo que puede aumentar la temperatura del medio sólido y fluido. Cuando las ondas ultrasónicas penetran en la interfaz de dos medios diferentes, el aumento de temperatura es mayor. Esto se debe a que la impedancia característica en la interfaz es diferente, lo que provocará la reflexión, formando una onda estacionaria, causando fricción entre moléculas y calentamiento.
La acción térmica del ultrasonido puede producir dos formas de efectos térmicos. Uno es el efecto térmico producido por las ondas continuas, y el otro es el efecto térmico instantáneo. El efecto térmico de la onda continua se debe a la absorción del medio y la pérdida de fricción interna. La acción continua del ultrasonido dentro de un cierto período de tiempo causa un aumento de temperatura en el área del campo sonoro del medio. El efecto térmico instantáneo se refiere principalmente a la alta temperatura instantánea generada por el cierre de la burbuja de cavitación.
El mecanismo térmico del ultrasonido tiene los siguientes aspectos:
La transición se produce cuando la vibración ultrasónica pasa a través del medio;
El punto medio se contrae periódicamente, de modo que el centro de aumento de temperatura se produce en la fase de compresión de la onda ultrasónica;
Se forma en el límite de diferentes tejidos. Debido a la estratificación de los tejidos y a las diferentes impedancias dieléctricas, se generarán reflexiones y se formarán ondas estacionarias, provocando que el movimiento relativo entre moléculas genere fricción y forme calor. En ese momento, habrá un aumento de temperatura local en la posición correspondiente del antinodo de onda estacionaria. .
Entre estos factores, la absorción del medio es el principal factor para la formación de calor.
Debido a que no hay ninguna sustancia que pueda convertir toda la energía sonora en energía mecánica y energía química, generará calor más o menos, por lo que el efecto térmico es una característica única del ultrasonido. El efecto térmico del ultrasonido se puede manifestar como el calentamiento general causado por el ultrasonido, el calentamiento local en el límite, el calentamiento local del frente de onda cuando se forma la onda de choque, y así sucesivamente.
