Ultrazvukový topný efekt
Když se ultrazvukové vlny šíří v médiu, v důsledku vnitřního tření propagačního média bude část energie zvukových vln absorbována médiem a přeměněna na tepelnou energii, aby se zvýšila teplota média. Ve srovnání s jinými způsoby ohřevu dosahuje tento způsob ohřevu stejného efektu. Tento účinek zvyšování teploty média se nazývá tepelný účinek ultrazvuku.
Když se ultrazvukové vlny šíří v médiu, zvukové vlny s velkou amplitudou vytvoří periodické rázové vlny s povrchem pilovité vlny, což způsobí velký tlakový gradient na povrchu vlny. Energie vibrací je médiem kontinuálně absorbována a přeměňována na teplo, aby se zvýšila teplota média. Absorbovaná energie může zvýšit celkovou teplotu média a místní teplotu mimo hranici. Současně díky ultrazvukovým vibracím médium produkuje silné vysokofrekvenční oscilace a médium se o sebe tře a vytváří teplo, které může zvýšit teplotu pevného a tekutého média. Když ultrazvukové vlny proniknou na rozhraní dvou různých médií, je nárůst teploty větší. Je to proto, že charakteristická impedance na rozhraní je odlišná, což způsobí odraz, vytvoří stojatou vlnu a způsobí tření mezi molekulami a zahřátím.
Tepelné působení ultrazvuku může způsobit dvě formy tepelných efektů. Jedním z nich je tepelný efekt vytvářený spojitými vlnami a druhým okamžitý tepelný účinek. Tepelný účinek spojité vlny je způsoben absorpcí média a ztrátou vnitřního tření. Kontinuální působení ultrazvuku v určitém časovém období způsobí nárůst teploty v oblasti zvukového pole média. Okamžitý tepelný účinek se týká hlavně okamžité vysoké teploty generované uzavřením kavitační bubliny.
Tepelný mechanismus ultrazvuku má následující aspekty:
K přechodu dochází, když ultrazvukové vibrace procházejí médiem;
Střední bod se periodicky stahuje, takže ke středu zvýšení teploty dochází v kompresní fázi ultrazvukové vlny;
Tvoří se na hranici různých tkání. Kvůli stratifikaci tkání a různým dielektrickým impedancím budou generovány odrazy a budou vytvořeny stojaté vlny, což způsobí relativní pohyb mezi molekulami, aby generovaly tření a formovaly teplo. V té době dojde k lokálnímu zvýšení teploty v odpovídající poloze antinody stojaté vlny. .
Z těchto faktorů je absorpce média hlavním faktorem pro tvorbu tepla.
Protože neexistuje žádná látka, která by mohla přeměnit veškerou zvukovou energii na mechanickou a chemickou energii, bude generovat teplo víceméně, takže tepelný účinek je jedinečnou charakteristikou ultrazvuku. Tepelný účinek ultrazvuku se může projevit jako celkové zahřátí způsobené ultrazvukem, lokální ohřev na hranici, lokální ohřev čela vlny, když se vytvoří rázová vlna atd.
