О неслышимых звуках - страница 32
, которая может вращаться около горизонтальной оси. Изменяя груз 5, можно слабее или сильнее прижимать образец к проволочке.
При работе вибратора проволочка движется вперед и назад, перетирая образец. Если вибратор колеблется с частотою 50 тысяч колебаний в секунду, то образец за одну минуту подвергается действию трех миллионов перетирающих движений проволочки. С помощью такого прибора можно быстро исследовать механические свойства различных материалов и определить, который из них удовлетворяет требуемым условиям.
Как мы уже убедились, ультразвуки могут вызывать прямо противоположные эффекты; так, если в одних опытах они окисляют вещество, то в других восстанавливают, иногда ускоряют реакцию полимеризации, иногда вызывают деполимеризацию вещества и т. д. Поэтому не приходится удивляться и тому, что наряду с дробящим действием они могут ускорять противоположный процесс — процесс слипания мелких частиц, в результате которого возникают частицы более крупные.
Фабричный дым, как известно, состоит из мельчайших частичек твердого и жидкого вещества, перемешанных с воздухом. Под действием звука дым быстро оседает. Так же ведет себя и туман, состоящий из мельчайших капелек, взвешенных в воздухе. Отдельные частички при соударении слипаются вместе и, образуя более тяжелые частицы, опускаются вниз. Такое укрупнение частиц называют коагуляцией.
Способность ультразвуков вызывать коагуляцию весьма велика: густой белый дым окиси магния осаждается при озвучивании почти мгновенно. На рис. 42 приведены фотографии изменений, которые происходят с табачным дымом при озвучивании. Рисунок а изображает дым до пропускания ультразвука, б — в начале озвучивания. На рисунке в заметно возникновение крупных частиц, на рисунках г и д мы видим причудливые движения этих укрупненных частиц. Наконец на последнем рисунке е видны уже отдельные крупные капельки, которые быстро упадут вниз, как только прекратится озвучивание.
Что же такое ультразвуковая коагуляция?
Как доказали советские ученые С. В. Горбачев и А. Б. Северный, при распространении звуковой волны между частичками дыма или тумана возникают силы притяжения.
Для того чтобы лучше понять природу этих сил, вспомним опыт, часто демонстрируемый в школах на уроках физики. Если на ниточках повесить на некотором расстоянии друг от друга два легких шарика из пластмассы, а затем дунуть между ними, шарики сблизятся и ударятся друг о друга. Подобное явление наблюдается и в том случае, если воздух будет неподвижен, а двигаться будут шарики. Сходные силы, возникающие в звуковой волне, и заставляют частицы дыма двигаться по направлению друг к другу, сталкиваться и, слипаясь, образовывать более крупные скопления частиц, или, как говорят, агрегаты.
Кроме того, более крупные частички дыма или тумана в силу большей массы отстают в своих движениях от более мелких, и в результате возрастает число соударений, ведущих к образованию крупных частиц.
Звуковая коагуляция уже используется в технике. Ультразвук применяют для улавливания мельчайших частичек сажи, в сернокислотной промышленности для осаждения тумана серной кислоты и т. п.
С помощью звуковых колебаний можно очищать от дыма, выходящего из фабричных труб, воздух городов и заводских поселков. Этот способ, несомненно, найдет широкое применение, так как с его помощью можно улавливать частицы, свободно проходящие через обычные очистительные фильтры.
Борьба с пылью и мельчайшими капельками различных химических соединений, попадающими в воздух из заводских труб, имеет огромное значение. Пыль приносит большой вред и окружающему населению, и животным, и растениям.
В промышленных установках для осаждения мелких частиц пользуются мощными звуковыми колебаниями, получаемыми при помощи специальных сирен.
Мощная ультразвуковая сирена состоит из двух дисков: неподвижного — статора и быстро вращающегося — ротора.
Подвижный диск снабжен зубцами, которые приходятся против отверстий в неподвижном диске. При вращении ротора против отверстий в неподвижном диске оказываются попеременно то зубцы, то промежутки между ними. Если подвести, как это показано на рис. 43, к зубцам ротора сжатый воздух, то из отверстий статора вырвется прерывистая струя воздуха, которую рассекают зубцы вращающегося ротора. В воздухе, окружающем сирену, образуются чередующиеся сжатия и разрежения, то есть возникнет звуковая волна. Ультразвуковая сирена с диском, имеющим 110 зубцов, совершая 250 оборотов в секунду, создает волну с частотою, равной приблизительно 27 тысячам колебаний в секунду.