Lyd med en temperatur på tusindvis af grader. Eksperiment og forsøg igen!

Lyd med en temperatur på tusindvis af grader

Igor Ivanov

  • Glød genereret af lyd
  • Eksperiment og forsøg igen!
  • Ekstra-klasse laboratorium for kemiker og materialer videnskabsmand
  • Sonoluminescens i medicin: diagnostisk enhed og skalpellet
  • "Vi får ikke forudsige …"

Eksperiment og forsøg igen!

Spektret af sonoluminescerende lys til indledende bobler af forskellig størrelse. Jo større indledende størrelse, desto mere asymmetrisk komprimeringsprocessen, og jo lavere temperatur er der ved. Udseendet og forsvinden af ​​individuelle emissionslinjer viser den termiske karakter af sonoluminescens (billede fra www.scientific.ru)

Nøglen til at løse dette hele sæt af gåder var forsøg på multibubble sonoluminescensudført af en række forskergrupper i midten af ​​1990'erne. Multibubble sonoluminescens (luminescens forårsaget af kontinuerlig produktion og sammenbrud af mange individuelle bobler) er som en "nedbrudt" version af den sædvanlige, enkeltboble sonoluminescens, da ultralydbølgen i dette tilfælde er fokuseret ikke til et punkt, men til en vis mængde væske. Eksperimenter har vist, at gløden i dette tilfælde er lysere end med en enkelt boble, og vigtigst af alt var der separate skarpe emissionslinjer i sit spektrum.Det blev fastslået, at disse emissionslinjer tilhørte spændte hydroxylradikaler – fragmenter af et vandmolekyle, der forekommer ved høj temperatur, såvel som atomer og ioner af stoffer opløst i vand. Temperaturen af ​​den glødende gas, genoprettet af disse strålingslinjer, var ca. 2000-5000 Kelvin.

Da sådanne temperaturer nås selv i den "svækkede" sag, bliver spektret af single-bubble sonoluminescence overraskende. Eksperimenter udført i begyndelsen af ​​2000'erne af en gruppe Kenneth Suslick (Kenneth Suslick) fra Illinois og andre forskere bekræftede, at temperaturen i dette tilfælde kan nå flere titusinder af kelviner. Ved sådanne høje temperaturer (og derfor høje tryk) i boblen kolliderer de individuelle ophidsede ioner så ofte med hinanden, at de simpelthen ikke har tid til at "blinke" deres karakteristiske emissionslinjer, hvilket forklarer spektrumets glathed.

Fremskridt i eksperimentet førte til dannelsen af ​​en teoretisk beskrivelse af sonoluminescens. I almindelighed er situationen sådan: under påvirkning af trykket fra en ultralydbølge komprimeres en boble med stor acceleration, opvarmning af vanddampen inde i og alt, der er opløst i vandet. Dette er dog kun "første fase" af opvarmning.I de sidste øjeblikke af dets eksistens når boblen en supersonisk kompressionshastighed og genererer en sammenfaldende stødbølge, der pludselig kan hæve temperaturen flere gange. Effektiviteten af ​​opvarmning afhænger af sammensætningen af ​​gassen: det er kendt, at jo enklere gasmolekylerne er, desto mere opvarmes det under kompression. Dette forklarer virkningen af ​​inerte (monatomiske) gasser på lysstyrken af ​​det sonoluminescerende lys. Derudover gennemgår en enkelt sfærisk symmetrisk boble den mest effektive kompression, hvilket fører til en sådan høj temperatur af single-bubble sonoluminescens. Det er interessant, hvordan de mest forskelligartede områder af fysik er sammenflettet i at beskrive dette fænomen: akustik, supersonisk hydrodynamik, stabilitetsteori, molekylær fysik, plasmafysik.


Like this post? Please share to your friends:
Lyd med en temperatur på tusindvis af grader ">
Skriv et svar

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: