Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 [44] 45 46 47 48 49 50 51 52

жидкости, при котором под воздействием ультразвука также появляются пузырьки, но не исчезающие сразу по выключении ультразвука и, следовательно, не имеющие ничего общего с кавитационными.

Внимательно рассмотрите кавитационное облачко. Расположите вибратор излучателя в воде под углом около 45° к горизонту так, чтобы сбоку был виден его торец. Вы заметите, что кавитационное облачко неоднородно: вблизи центра торца оно имеет вид


- Рис. 86. Кавитационное облачко вблизи торца вибратора.

Фотография получена в опыте, поставленном по схеме, изображенной на рис 85, б. Применявшаяся в опыте кювета состоит из двух стеклянных пластинок, между которыми проложена прокладка из резиновой трубки и которые сжаты по периметру с помощью обоймы из дюраля н четырех болтов с гайками. В опыте можно использовать просто стакан или пробирку (глаз гораздо лучше замечает явления, чем объектив фотоаппарата).

небольшой плотной области; по плоскости торца кавитационные пузырьки распределяются в виде своеобразной, похожей на многоконечную звезду фигуры.

Удалите из каркаса обмотки возбуждения вибратор излучателя и мелкой шкуркой тщательно зачистите его торец. Погрузите вибратор зачищенным концом в воду и добейтесь появления ультразвуковой кавитации. После пятиминутной работы излучателя при максимальной интенсивности ультразвука выньте из каркаса вибратор и рассмотрите его торец. По всей поверхности торца вы обнаружите более или менее сильные разрушения: на торце оказывается как бы выгравированной та звездообразная фигура, которую вы наблюдали раньше в опыте с кавитационным об-




лачком. Результат опыта свидетельствует об огромной разрушающей силе ультразвуковой кавитации.

Получите кавитационное облачко в кювете, заполненной глицерином. Выключите в комнате свет и, подождав несколько минут, чтобы глаза привыкли к темноте (адаптировались на темноту), посмотрите в направлении торца вибратора. Вы заметите небольшую светящуюся область синеватого оттенка. Из опыта следует, что некоторые жидкости люминесци-руют под действием ультразвука. Обнаруженное вами явление так и называется: сонолюминесценция.

Теория этого интересного явления разработана еще далеко не полностью. Согласно одной из гипотез сжатие кавитационных пузырьков при захлопывании приводит к сильному нагреванию и свечению содержа щегося в них газа. По другой гипотезе свечение газа в кавитационных пузырьках обусловлено электрическими разрядами. Одно ясно: сонолюминесценция непосредственно связана с ультразвуковой кавитацией.

Чтобы опыт по наблюдению сонолюминесценции

прошел без особых осложнений, дадим несколько советов. Свечение глицерина под действием ультразвука незначительно по яркости, поэтому вначале вам его будет трудно обнаружить. Дело осложняется еще и тем, что в полной темноте нет привычных ориентиров и трудно направить взгляд туда, куда нужно. Чтобы облегчить наблюдения, на свету перед кюветой расположите лупу, через которую будет виден торец вибратора (рис. 87). Далее, получив в полной темноте ультразвук максимальной интенсивности, приблизьте глаз к лупе. После того как вы увидите люминесценцию глицерина в виде синеватого свечения, лупу можно убрать. Более того, когда вы будете точно знать, что нужно увидеть, вы сумеете обнаружить соно-люминесценцию и при сравнительно плохом затемнении.

Рис. 87. Схема устано и для наблюдения сонолюминесценции.

/ - вибратор низкочастотного излучателя, 2- кювета с глицерином, 3 - лупа, наведенная на торец вибратора, 4-глаз наблюдателя.



Вы уже убедились, что кавитация является одной из важнейших физических причин ряда явлений, которые происходят в жидкости при облучении ее ультразвуком. К одному из таких явлений относится ускорение химических реакций под действием ультразвука.

Разотрите 0,5 г крахмала, слегка увлажненного водой, в тонкую пасту и введите ее при непрерывном помешивании в 200 мл кипящей воды. Кипятите раствор несколько минут и затем охладите до комнатной температуры. В стеклянный пузырек налейте равные порции приготовленного раствора крахмала, 20%-ного раствора йодистого калия и добавьте туда каплю четыреххлористого углерода. Пузырек закройте пробкой и, сильно встряхивая и взбалтывая его содержимое, добейтесь равномерного распределения в растворе четыреххлористого углерода. Полученным составом заполните до высоты 1-2 см тонкостенную пробирку.

На поверхность вибратора несимметричного магнитострикционного излучателя, обеспечивающего получение ультразвука частотой 1 МГц, нанесите каплю трансформаторного или иного масла. Пробирку с приготовленным составом поместите ее дном в каплю. Включите генератор и настройте его в резонанс с вибратором. Спустя 20-40 с после начала облучения мутный белесоватый раствор в пробирке станет темно-фиолетовым.

Результат опыта объясняется тем, что при облучении ультразвуком водного раствора четыреххлористого углерода в нем образуется свободный хлор, который замещает в йодистом калии йод. Выделяющийся при этом йод взаимодействует с крахмалом и окрашивает раствор в синий или фиолетовый цвет. Экспериментально установлено, что реакция наиболее интенсивно протекает при частотах порядка 300 кГц, причем выделение йода происходит в пучностях давлений стоячей ультразвуковой волны, возникающей в растворе.

Задание 45. Поместив рядом с работающим в воде излучателем тонкую алюминиевую фольгу, еще раз докажите разрушающее действие ультразвуковой кавитации. Повторите опыт, используя вместо воды 10%-ный раствор едкого калия. Сравните результаты экспериментов.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 [44] 45 46 47 48 49 50 51 52



0.001