L’efecte dels ultrasons
Quan l’ona ultrasònica es propaga al medi, a causa de la interacció entre l’ona ultrasònica i el medi, aquest experimenta canvis físics i químics, donant lloc a una sèrie d’efectes ultrasònics mecànics, tèrmics, electromagnètics i químics, inclosos els quatre efectes següents:
1. Efectes mecànics
L'acció mecànica dels ultrasons pot afavorir l'emulsificació líquida, la liquació del gel i la dispersió sòlida. Quan es forma una ona estacionària al medi fluid ultrasònic, les petites partícules suspeses al fluid es condensen als nodes a causa de la força mecànica, formant una acumulació periòdica a l'espai. Quan les ones ultrasòniques es propaguen en materials piezoelèctrics i materials magnetostrictius, la polarització elèctrica induïda i la magnetització induïda a causa de l’acció mecànica de les ones ultrasòniques (vegeu Física dielèctrica i magnetostricció).
2. Cavitació
Quan les ones ultrasòniques actuen sobre els líquids, es poden produir un gran nombre de petites bombolles. Una de les raons és que apareix tensió parcial a la tracció al líquid per formar pressió negativa. La disminució de la pressió fa que el gas dissolt originalment en el líquid sobresaturés i escapi del líquid i es converteixi en petites bombolles. L’altra raó és que la forta tensió de tracció" arrenca" el líquid en un buit, que s’anomena cavitació. Dins de la cavitat hi ha vapor líquid o un altre gas dissolt al líquid, i fins i tot pot ser un buit.
Les petites bombolles formades a causa de la cavitació continuaran movent-se, creixent o esclatant sobtadament amb la vibració del medi circumdant. Quan esclata, el líquid que l'envolta es precipita sobtadament a la bombolla, generant altes temperatures, alta pressió i ones de xoc. La fricció interna acompanyada de cavitació pot formar càrregues elèctriques i provocar emissions de llum a les bombolles a causa de la descàrrega. La tecnologia del tractament per ultrasons en líquids està relacionada principalment amb la cavitació.
3. Efecte tèrmic
A causa de l’alta freqüència i l’alta energia dels ultrasons, pot produir un efecte tèrmic evident quan l’absorbeix el medi.
4. Efectes químics
L’efecte de l’ecografia pot afavorir o accelerar determinades reaccions químiques. Per exemple, l'aigua destil·lada pura se sotmet a tractament per ultrasons per produir peròxid d'hidrogen; l’aigua dissolta amb nitrogen produeix àcid nitrós després d’un tractament per ultrasons; la solució aquosa de colorant canviarà de color o s’esvairà després del tractament per ultrasons. L’aparició d’aquests fenòmens sempre va acompanyada de cavitació. L’ecografia també pot accelerar la hidròlisi, descomposició i polimerització de moltes substàncies químiques.
L’ecografia també té un efecte significatiu en els processos fotoquímics i electroquímics. Després de processar ultrasònicament les solucions aquoses de diversos aminoàcids i altres substàncies orgàniques, desapareixen les característiques bandes d’absorció i mostren una absorció general uniforme, cosa que indica que la cavitació ha canviat l’estructura molecular.
