О неслышимых звуках - страница 27

На рис. 33 приведены кадры киносъемки образования эмульсии масла в воде. Диспергируемое масло по трубке подается к ультразвуковому вибратору. Под действием ультразвука оно разбивается на мельчайшие капельки. Образующаяся эмульсия заметна в виде постепенно увеличивающегося облачка. По увеличению белого облачка на последующих фотографиях мы убеждаемся, как быстро происходит образование эмульсии под действием ультразвука (промежутки времени между отдельными фотографиями — доли секунды). Быстрота, с которой происходит ультразвуковое эмульгирование, может иметь большое практическое значение.

При ультразвуковом измельчении основную роль опять-таки играет кавитация. Кроме того, при распространении ультразвуковой волны возникают колебания стенок сосуда, содержащего измельчаемую жидкость. Эти колебания также способствуют образованию эмульсии.

С помощью ультразвука можно измельчать и твердые тела, получая таким образом суспензии — смеси мелко раздробленного твердого вещества с жидкостью. Различные краски, некоторые лекарственные препараты, смазки для трущихся частей машин и другие широко применяемые вещества представляют собою суспензии. Тела, силы сцепления в которых невелики, такие, как гипс, слюда, сера, а также различные твердые органические соединения, как например, нафталин или камфора, размельчаются ультразвуком легко.

Хотя металлы измельчаются труднее, но все же с помощью ультразвука удалось получить также суспензии многих металлов в воде и масле.

Причина измельчения и в этом случае коренится в кавитации. Огромные давления, возникающие при захлопывании кавитационных пузырьков, действуют как микроскопические удары, дробящие твердое тело.

Мы знаем, что кавитация возникает не только при распространении ультразвука. С нею мы сталкиваемся при движении корабельных винтов, лопаток гидротурбин. И здесь наблюдается возникновение быстро захлопывающихся кавитационных пузырьков, вызывающее разрушение поверхности винтов и лопаток. Это убеждает нас в том, что одну из причин дробящего действия ультразвука мы указали правильно.

Следует заметить, что с помощью ультразвука можно добиться очень тонкого измельчения твердого тела, но количество раздробленного вещества при этом бывает обычно ничтожно. В самом деле, для того чтобы измельчить всего 1 грамм никеля, пользуясь ультразвуковым генератором средней мощности, потребовалось бы непрерывно озвучивать пластинку размером 4 квадратных сантиметра в продолжение месяца.

Поэтому, когда хотят получить сравнительно большое количество измельченного вещества, прибегают к особым приемам.

Так, например, желая получить суспензию серебра, измельчаемый кусок металла помещают в ванну, наполненную раствором соответствующей соли этого металла, в нашем случае — азотнокислого серебра (рис. 34). В туже ванну опускают специальную металлическую пластинку. Серебро соединяют с положительным полюсом батареи, а пластинку с отрицательным. При протекании электрического тока кусок серебра растворяется, одновременно равное количество серебра из раствора выделяется в виде мельчайших кристалликов на металлическом электроде. Если расположить ванну над колеблющимися кварцевыми пластинками и пропустить через нее мощный ультразвуковой луч, то мельчайшие кристаллики серебра будут отрываться от электрода. Образуется чрезвычайно мелкозернистая суспензия. В этом приборе можно получать суспензии самых разнообразных металлов. Установка отличается простой конструкцией и большой производительностью.

Таким же образом, совмещая химическую реакцию с действием ультразвука, можно получить мелко измельченный осадок самых различных веществ.

В некоторых случаях бывает удобно измельчаемое твердое тело предварительно растворить в каком-либо летучем растворителе, а затем полученный раствор превратить в эмульсию. При эмульгировании возникает кавитация: растворитель, испаряясь, переходит в кавитационные пузырьки, а растворенное твердое тело выпадает в осадок. Таким образом, удается получать суспензии, характеризуемые очень небольшими размерами частиц. Применение этого способа для диспергирования ДДТ, как называют одно из очень эффективных средств борьбы с различными насекомыми, дало возможность получить суспензию этого вещества, являющуюся для насекомых исключительно сильным ядом.