Los efectos y peligros de los ultrasonidos y los infrasonidos
①Efecto mecánico. La acción mecánica de los ultrasonidos puede favorecer la emulsificación y coagulación de líquidos.
Licuefacción de colas y dispersión de sólidos. Cuando se forma una onda estacionaria en un medio fluido ultrasónico,
debido a la fuerza mecánica, las pequeñas partículas suspendidas en el fluido se condensan en los nodos,
formando acumulaciones periódicas en el espacio. . Aplicaciones de las Ondas Ultrasónicas en Materiales Piezoeléctricos y Magnetostrictivos
Al propagarse a través de materiales, ondas ultrasónicas y
magnetización inducida (ver Física Dieléctrica y Magnetoestricción).
②Cavitación. Cuando las ondas ultrasónicas actúan sobre un líquido, se producirá una gran cantidad de pequeñas burbujas.
Una razón es que la tensión de tracción local en el líquido forma una presión negativa y la presión disminuye.
El gas inicialmente disuelto en el líquido se sobresatura y escapa del líquido en forma de pequeñas burbujas.
Otra razón es que una fuerte tensión de tracción "desgarra" el líquido formando una cavidad, lo que se denomina vacío.
Cambiar. La cavidad está llena de vapor líquido u otro gas disuelto en el líquido, o incluso puede estar al vacío. Las pequeñas burbujas formadas por la cavitación no cambiarán con la vibración del medio circundante.
Ya no se mueve, pero aún explota cuando crece. Cuando se rompe, el líquido circundante se convierte repentinamente en burbujas, generando alta temperatura y presión, así como una onda de choque. Fricción interna con cavitación
La fricción crea cargas eléctricas y produce luminiscencia debido a la descarga en las burbujas. En líquidos
La tecnología de tratamiento por ultrasonidos está relacionada principalmente con la cavitación.
③Efecto térmico. Debido a la alta frecuencia y alta energía de las ondas ultrasónicas, cuando son absorbidas por el medio, producirán importantes efectos térmicos.
④Acción química. La acción de los ultrasonidos puede favorecer o acelerar la aparición de determinadas reacciones químicas.
Reacción. Por ejemplo, el agua destilada pura produce peróxido de hidrógeno después del tratamiento ultrasónico; el nitrógeno disuelto produce ácido nitroso después del tratamiento ultrasónico del agua gaseosa;
Puede cambiar de color o desvanecerse más adelante. Estos fenómenos siempre van acompañados de cavitación. Más que
Las ondas sonoras también pueden acelerar la hidrólisis, descomposición y polimerización de muchas sustancias químicas. Las ondas ultrasónicas
también tienen un impacto significativo en los procesos fotoquímicos y electroquímicos. Varios aminoácidos y otras bandas de absorción características desaparecen y aparecen después de la sonicación.
Absorción general uniforme, que demuestra que la cavitación cambia la estructura molecular.
Aplicación ultrasónica El efecto ultrasónico se ha utilizado ampliamente en la práctica, principalmente en los siguientes aspectos.
Rostro:
① Exploración ecográfica. La longitud de onda de las ondas ultrasónicas es más corta que la de las ondas sonoras ordinarias y tiene un mejor rendimiento.
Direccional y capaz de penetrar sustancias opacas, esta característica ha sido ampliamente utilizada.
Detección ultrasónica de defectos, medición de espesores, medición de distancias, control remoto y tecnología de imágenes ultrasónicas.
La ecografía es una tecnología que utiliza ondas de ultrasonido para presentar imágenes del interior de objetos opacos.
Las ondas ultrasónicas emitidas por el transductor se enfocan en la muestra opaca a través de la lente acústica, y las ondas ultrasónicas emitidas por el transductor
Las ondas ultrasónicas de la muestra transportan información sobre la La parte iluminada (por ejemplo, las capacidades de reflexión, absorción y dispersión de las ondas sonoras) se obtienen a través de una lente acústica en un receptor piezoeléctrico.
La señal eléctrica se introduce en el amplificador y las muestras opacas se pueden visualizar mediante un sistema de escaneo.
Se muestra en pantalla. El dispositivo anterior se llama microscopio de ultrasonido. La tecnología de imágenes por ultrasonido se ha utilizado ampliamente en exámenes médicos y en la fabricación de dispositivos microelectrónicos.
Se examinan y utilizan circuitos integrados a gran escala para demostrar aleaciones en la ciencia de materiales.
Regiones con diferentes composiciones y límites de grano, etc.
La holografía acústica utiliza el principio de interferencia de ondas ultrasónicas para registrar y reproducir objetos opacos.
El principio de la tecnología de imágenes acústicas para imágenes estereoscópicas es básicamente el mismo que el de la holografía de ondas de luz.
Sólo el método de grabación es diferente (ver holográfico). Excitados por la misma fuente de señal ultrasónica
Dos transductores colocados en el líquido se excitan para emitir dos haces ultrasónicos coherentes respectivamente.
Ondas sonoras: Un haz atraviesa el objeto en estudio y se convierte en onda del objeto, y el otro haz sirve como referencia.
Agita las manos. La superposición coherente de las ondas del objeto y las ondas de referencia sobre la superficie del líquido forma un holograma acústico generado por un láser.
Utilizando la difracción generada cuando la luz láser se refleja en el holograma acústico, el haz ilumina el holograma acústico.
Imagen reproducida de un objeto obtenida mediante efectos, normalmente visualizada en tiempo real a través de cámaras y televisores.
②Tratamiento con ultrasonidos. Utilizando el efecto mecánico, el efecto de cavitación y el efecto térmico de las ondas ultrasónicas
Se puede utilizar para soldadura ultrasónica, perforación, trituración de sólidos, emulsificación,
desgasificación, eliminación de polvo, descalcificación de calderas y limpieza. y esterilización, promueven reacciones químicas y esterilización.
Investigaciones biológicas, etc. , ha sido ampliamente utilizado en la industria, la minería, la agricultura, la medicina y otros sectores
Aplicación.
③Investigación básica. Después de que las ondas ultrasónicas actúan sobre el medio, se produce una relajación acústica en el medio.
El proceso de relajación, el proceso de relajación acústica va acompañado de la transferencia de energía entre varios grados de la molécula
El proceso muestra la absorción de ondas sonoras desde una perspectiva macro (ver sonido ondas) . Las características y la estructura de la materia se pueden explorar mediante las reglas de absorción de ondas ultrasónicas de la materia, y la investigación en esta área forma una rama de la acústica molecular.
La longitud de onda de las ondas sonoras ordinarias es mayor que la distancia entre los átomos en los sólidos. En este caso, el sólido puede considerarse como un medio continuo. Sin embargo, para ondas ultrasónicas con frecuencias superiores a 1012 Hz, la longitud de onda se puede comparar con el espaciado atómico en el sólido, y el sólido debe verse como una estructura reticular con periodicidad espacial. La energía de la vibración de la red está cuantificada y se llama fonón (ver física del estado sólido). La influencia de las ondas ultrasónicas en los sólidos se puede resumir de la siguiente manera
La interacción de las ondas ultrasónicas con fonones térmicos, electrones, fotones y diversas cuasipartículas. Correcto
Estudia la generación, detección y propagación de ondas ultrasónicas en sólidos y líquidos cuánticos.
El estudio de los fenómenos sonoros en helio líquido constituye un nuevo campo de la acústica moderna
Acústica cuántica.
& ltPeligros>:
La frecuencia de las ondas ultrasónicas es tan alta como 20.000 Hz o más (vibrando más de 20.000 veces por segundo). Debido a su alta frecuencia, tiene las siguientes características: (a) buena directividad y propagación casi en línea recta; (b) gran capacidad de penetración, que puede penetrar muchas sustancias que no pueden ser penetradas por ondas electromagnéticas (c) cuando se propagan; Como medio, puede generar una fuerza enorme y puede usarse para cortar y perforar materiales duros, así como para limpieza y desinfección. Estamos familiarizados con la aplicación de la ecografía, que se utiliza habitualmente en los hospitales. Emite ondas ultrasónicas al cuerpo humano y determina si existen anomalías basándose en cambios en la capacidad de transmisión y reflexión de los tejidos humanos a las ondas ultrasónicas, como el examen patológico de órganos humanos, el examen de cálculos, etc. Tiene las ventajas de no dañar el cuerpo humano, simple y rápido.
La onda infrasónica, también conocida como infrasonido, es una onda de baja frecuencia con una frecuencia inferior a 20 Hz. Muchos desastres naturales como terremotos, erupciones volcánicas, tornados, etc. , emiten ondas infrasonidas antes de que ocurran. Las ondas infrasónicas pueden causar daños al cuerpo humano, provocando dolores de cabeza, vómitos, dificultad para respirar y otros síntomas. En la década de 1930, un físico estadounidense llevó a cabo un experimento: llevó un generador de infrasonidos al teatro, lo encendió silenciosamente después de la representación y luego se sentó en su palco para observar el movimiento. Vi expresiones de pánico y confusión en el público sentado alrededor de Infrasound, que rápidamente se extendieron por todo el teatro. Las ondas infrasónicas tienen las características de fuente amplia, propagación prolongada y fuerte poder de penetración. Los científicos lo utilizan para predecir tifones y estudiar la estructura atmosférica. En el ámbito militar, las ondas infrasónicas se pueden utilizar para detectar explosiones nucleares en la atmósfera, rastrear misiles, etc.
En 1890, un velero llamado "Marpolo" desapareció repentina y misteriosamente mientras navegaba de Nueva Zelanda a Inglaterra. Veinte años después fue descubierto en la costa de Tierra del Fuego. Curiosamente, todas las velas del barco estaban intactas. Lo escrito en el diario del capitán aún es legible. Incluso los tripulantes que llevaban muchos años muertos estaban "en sus lugares" y mantenían la "postura" que tenían cuando estaban de servicio;
A principios de 1948, un carguero holandés atravesó el Estrecho de Malaca y se encontró con una tormenta. Todos los marineros murieron inexplicablemente. A la entrada de la cueva Boladeli en Hungría, tres turistas cayeron repentinamente al suelo y dejaron de respirar. ...
La tragedia antes mencionada ha despertado una preocupación generalizada entre los científicos, y muchos científicos también han realizado investigaciones a largo plazo sobre las causas de la muerte de los miembros de la tripulación.
En cuanto a la tragedia al principio de este artículo, ¿cómo murió el tripulante? ¿Moriste por fuego o rayo? No, porque no hay marcas de quemaduras en el barco; ¿moriste por la espada de un pirata? no quiero! Los restos de las víctimas presentaban signos de lucha; ¿murieron de hambre y de sed? ¡No precisamente! En ese momento había mucha comida y agua fresca a bordo. En cuanto a la segunda y tercera tragedias mencionadas anteriormente, ¿fueron suicidios u homicidios? ¿Cuál fue la causa de la muerte? ¿Quién es el asesino? Los resultados de las pruebas fueron: No se encontraron heridas en ninguna de las víctimas y no había signos de envenenamiento. Al parecer, la teoría del asesinato o del suicidio ya no es válida. Entonces, ¿los mató la aparición repentina de enfermedades cardiovasculares y cerebrovasculares de He Yi y otros? ¡El informe de la autopsia forense mostró que el difunto era muy fuerte durante su vida!
Después de repetidas investigaciones, finalmente se descubrió que el "asesino" que causó la tragedia anterior era una onda infrasonida poco comprendida. El infrasonido es una onda sonora que vibra tan poco por segundo que resulta inaudible para el oído humano. La frecuencia de las ondas infrasónicas es muy baja, generalmente inferior a 20 MHz, pero su longitud de onda es muy larga y su distancia de propagación es muy larga. Viaja más lejos que las ondas sonoras, las ondas de luz y las ondas de radio ordinarias. Por ejemplo, la frecuencia está por debajo de 6544. Puede extenderse a miles o incluso decenas de miles de kilómetros de distancia. En 1960, ocurrió un gran terremoto en Chile, Sudamérica. ¡Las ondas de infrasonido generadas durante el terremoto se extendieron a todos los rincones del mundo! En 1961, la Unión Soviética llevó a cabo una explosión nuclear en el Círculo Polar Ártico. ¡Las ondas de infrasonido generadas dieron cinco vueltas alrededor de la Tierra antes de desaparecer!
Las ondas infrasónicas tienen un fuerte poder de penetración. No solo pueden penetrar la atmósfera, el agua del mar y el suelo, sino también edificios sólidos de hormigón armado e incluso tanques, buques de guerra, submarinos y aviones. Una vez que el infrasonido penetra en el cuerpo humano, no sólo puede causar mareos, irritabilidad, tinnitus, náuseas, palpitaciones, visión borrosa, dificultad para tragar, dolor de estómago, disfunción hepática y entumecimiento de las extremidades, sino que también puede dañar el cerebro y el sistema nervioso.
¿Por qué las ondas infrasónicas pueden causar la muerte?
Resulta que la frecuencia de vibración natural de los órganos internos humanos es similar a la frecuencia del infrasonido (0,01 ~ 20 Hz). Si la frecuencia del infrasonido externo es cercana o igual a la frecuencia de vibración de los órganos internos, provocará "* * * vibración" de los órganos internos humanos, provocando una serie de síntomas como mareos, irritabilidad, tinnitus, náuseas, etc. . Como se mencionó anteriormente, especialmente cuando la frecuencia de vibración natural de la cavidad abdominal y torácica humana es similar al infrasonido del mundo exterior. Es más probable que cause * * * vibraciones en los órganos internos humanos, provocando daños en los órganos internos humanos y la muerte. La tragedia que ocurrió en el Estrecho de Malaca mencionada al principio se debió a que el carguero se topó con una tormenta en el mar cuando se acercaba al estrecho. La fricción entre tormentas y olas crea ondas infrasonidas. Las ondas infrasónicas hacen que el corazón humano y otros órganos internos vibren y latan violentamente, provocando la rotura de los vasos sanguíneos y, en última instancia, provocando la muerte.
Aunque el infrasonido es invisible, siempre se genera y amenaza la seguridad humana. En la naturaleza, como tormentas magnéticas solares, rugidos de estrechos, relámpagos, cambios bruscos de presión del aire en las fábricas, choques mecánicos y fricciones, bombas atómicas militares, pruebas de explosión de bombas de hidrógeno, etc. puede producir ondas infrasónicas.
Debido al fuerte poder de penetración de las ondas infrasónicas, la Organización Internacional de Rescate Marítimo ha establecido "estaciones de posicionamiento por infrasonidos" en algunas islas alejadas del continente para monitorear la superficie de las mareas del océano. Una vez que un barco o avión se estrella, si está anclado al mar, se puede determinar rápidamente su ubicación y llevar a cabo el rescate.
En los últimos años, algunos países se han dedicado al desarrollo de armas infrasónicas: bombas infrasónicas que todavía están en etapa de desarrollo, pero los científicos predicen que mientras la bomba infrasónica explote, en un instante, toda la gente que se encuentre en el terreno en un radio de más de diez kilómetros será destruida. Todos serán asesinados, nadie se salvará. Las armas infrasónicas pueden penetrar 15 centímetros de hormigón y acero de tanques. Incluso si una persona se esconde en un refugio antiaéreo o se mete en el "vientre" de un tanque, todavía está destinada a quedar discapacitada. Las bombas infrasónicas, al igual que las bombas de neutrones, sólo matan seres vivos y no dañan los edificios. Pero comparando los dos,