Ultraääni lämmitysvaikutus
Kun ultraääniaallot etenevät väliaineessa, etenemisväliaineen sisäisen kitkan vuoksi osa ääniaaltojen energiasta absorboituu väliaineeseen ja muuttuu lämpöenergiaksi väliaineen lämpötilan nostamiseksi. Verrattuna muihin kuumennusmenetelmiin tällä lämmitysmenetelmällä saavutetaan sama vaikutus. Tätä väliaineen lämpötilan nostamisen vaikutusta kutsutaan ultraäänen lämpövaikutukseksi.
Kun ultraääniaallot etenevät väliaineessa, suuriamplitudiset ääniaallot muodostavat jaksottaisia iskuaaltoja sahahampaan aallonpinnan kanssa aiheuttaen suuren paineen gradientin aallon pinnalla. Väliaine absorboi ja muuntaa jatkuvasti tärinäenergiaa väliaineen lämpötilan nostamiseksi. Absorboitu energia voi nostaa väliaineen kokonaislämpötilaa ja paikallista lämpötilaa rajan ulkopuolella. Samaan aikaan ultraäänivärähtelyn vuoksi väliaine tuottaa voimakasta korkeataajuista värähtelyä ja väliaine hieroo toisiaan lämmön tuottamiseksi, mikä voi nostaa kiinteän ja nestemäisen väliaineen lämpötilaa. Kun ultraääniaallot tunkeutuvat kahden eri väliaineen rajapintaan, lämpötilan nousu on suurempi. Tämä johtuu siitä, että rajapinnan ominaisimpedanssi on erilainen, mikä aiheuttaa heijastuksia, muodostaa seisovan aallon, aiheuttaen kitkaa molekyylien ja lämmityksen välillä.
Ultraäänen lämpövaikutus voi tuottaa kahdenlaisia lämpövaikutuksia. Yksi on jatkuvien aaltojen tuottama lämpövaikutus ja toinen on hetkellinen lämpövaikutus. Jatkuvan aallon lämpövaikutus johtuu väliaineen ja sisäisen kitkahäviön absorboinnista. Ultraäänen jatkuva toiminta tietyn ajan kuluessa aiheuttaa lämpötilan nousun väliaineen äänikenttäalueella. Hetkellinen lämpövaikutus viittaa lähinnä kavitaatiokuplan sulkeutumisen aikaansaamaan hetkelliseen korkeaan lämpötilaan.
Ultraäänen lämpömekanismilla on seuraavat näkökohdat:
Siirtymä tapahtuu, kun ultraäänivärinä kulkee väliaineen läpi;
Keskipiste supistuu ajoittain niin, että lämpötilan nousukeskus tapahtuu ultraääniaallon puristusvaiheessa;
Se muodostuu eri kudosten rajalle. Kudosten kerrostumisen ja erilaisten dielektristen impedanssien takia syntyy heijastuksia ja muodostuu seisoviaaltoja, jotka aiheuttavat molekyylien välisen suhteellisen liikkeen kitkaa ja muodostaen lämpöä. Tuolloin paikallisen lämpötilan nousu tapahtuu seisovan aallon antinodin vastaavassa paikassa. .
Näistä tekijöistä väliaineen imeytyminen on tärkein lämmönmuodostustekijä.
Koska ei ole ainetta, joka voisi muuntaa kaiken äänienergian mekaaniseksi energiaksi ja kemialliseksi energiaksi, se tuottaa lämpöä enemmän tai vähemmän, joten lämpövaikutus on ainutlaatuinen ominaisuus ultraäänelle. Ultraäänen lämpövaikutus voi ilmetä ultraäänen aiheuttamana kokonaislämmönä, paikallisena lämmityksenä rajalla, aaltorintaman paikallisena lämmityksenä, kun iskuaalto muodostuu, ja niin edelleen.
