ТОР 5 статей: Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы КАТЕГОРИИ:
|
Понятия обратимых и необратимых процессов 12 страницаbад - адиабатическая сжимаемость; bиз - изотермическая сжимаемость. Биологические среды подчиняются изотермическим законам (T=const): b равно относительному объему при изменении давления. В твердом теле , (7.13) где Е - модуль Юнга; r - плотность среды. В воздухе с=344 м/с. Скорость распространения ультразвука в твердых телах больше, чем в газах и жидкостях: в никеле с=5600 м/с; в железе с=5850 м/с. 7.4. Звуковое давление и акустическая энергия Акустические колебания, распространяясь в среде, создают добавочное давление к среднему, которое имеется в этой среде. Изменение давления в любой точке среды можно записать как . (7.14) Давление измеряется в барах (1 бар=1·105 Па) или атмосферах (1 атм=1,01325·105 Па). Таким образом, звуковым давлением, или акустическим, называется добавочное давление, которое образуется в участках сгущения частиц акустической волны. Звуковое давление зависит от скорости колебаний частиц среды. , (7.15) где ; ; r - плотность среды; с - скорость волны в среде; ρс - часто называют удельным акустическим импедансом; , (7.16) где . Для плоской волны ρс называют волновым сопротивлением, которое определяет условие отражения и преломления ультразвуковых волн на границе раздела двух сред. Затухание ультразвука определяется не только его поглощением, но и отражением на границе двух сред, которое характеризуется акустическим сопротивлением. Этот факт имеет большое значение при распространении ультразвука в живых организмах, ткани которых обладают самым различным акустическим сопротивлением (мышца, надкостница, кость). На границе воздух-ткань происходит почти полное отражение ультразвука. Это создает трудности при ультразвуковой терапии. Слой воздуха всего в 0,01 мм между вибратором и кожей является непреодолимым препятствием для ультразвука. В качестве контактных веществ обычно используют вазелиновое масло, глицерин, ланолин. Для получения ультразвука используют механические и электромеханические генераторы. К механическим генераторам относят газоструйные излучатели и сирены, которые создают ультразвук частотой 500 кГц. К электрическим относятся пьезопреобразователи и магнитострикционные преобразователи, дающие частоту 100 кГц. Для медицинских целей используют генераторы мощностью 10-20 Вт. 7.5. Взаимодействие ультразвука с веществом Звуковая волна, распространясь в среде, несет с собой определенную энергию. Количество энергии, переносимое звуковой волной за 1 секунду через площадку 1 см2 перпендикулярно к направлению распространения, называется силой звука или интенсивностью. Для плоской бегущей волны интенсивность определяется как: . (7.17) Учитывая формулы (6.4) и (6.15), получим . Силу звука измеряют в ваттах на квадратный сантиметр (1 Вт/см2=107 эрг/(с·см2)). Из формулы (7.17) следует или . (7.18) Акустическое давление в воде, облученной ультразвуком ν=500 кГц и I=108 эрг/(с·см2) будет равно 5,4 атм. Так как , то можно рассчитать амплитуду колебаний см. (7.19) Найдем амплитуду ускоренных частиц: см/с2. (7.20) Таким образом, максимальное ускорение колеблющихся частиц в 100000 раз больше, чем при действии силы тяжести. При распространении ультразвука возникают растягивающие силы, которые могут привести к разрыву жидкости и образованию пузырьков, заполненных паром этой жидкости. Такое явление называется кавитацией. Для чистой воды порог кавитации Pk=1,5·108 Па=1500 атм. Захлопывание кавитационных пузырьков сопровождается сильным нагревом их содержимого. Вещество в кавитационной области подвергается сильным воздействиям. При интенсивности меньше 3000 Вт/м2 в жидкости могут возникать ультразвуковые потоки или "звуковой ветер", скорость которого достигает десятков метров в секунду. Если в жидкости находятся частицы, которые обладают противоположными электрическими зарядами и разными массами, то в ультразвуковой волне эти частицы будут отклоняться от положения равновесия, и в поле волны возникнет переменная разность потенциалов - эффект Дебая. При больших разницах в массах потенциал Дебая может достигнуть десятков и сотен мегавольт. В УЗ-поле могут протекать как окислительные, так и восстановительные процессы. Одной из характерных реакций является расщепления молекул воды на радикалы H+ и ОН- с последующим образованием перекиси водорода Н2О2. Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:
|