Quan la pressió de l’ona sonora es propaga per vibració d’ultrasons en líquid arriba a una atmosfera, la pressió màxima de l’ona d’ultrasons pot arribar al buit o a la pressió negativa. Tanmateix, en realitat, no hi ha pressió negativa, de manera que es genera una força gran en el líquid, que tira les molècules líquides a buits. Aquesta cavitat està molt a prop del buit i es trenca quan la pressió ultrasònica arriba a la seva màxima direcció. El fort impacte generat per la ruptura arriba a la brutícia a la superfície de l’objecte. El fenomen de l'ona de xoc generat per la ruptura de infinitat de petites bombolles de cavitació s'anomena fenomen "cavitació".
Quan l’energia ultrasònica és prou alta, petites bombolles (nuclis de cavitació) existents en la vibració líquida, creixen i recopilen contínuament l’energia de camp acústic sota l’acció del camp ultrasònic. Quan l’energia arriba a un determinat llindar, les bombolles de cavitació s’esfondren i es tanquen ràpidament.
La vida útil de les bombolles de cavitació és aproximadament 0. 1 μ s. Quan s’esfondren ràpidament, poden alliberar enorme energia i generar micro -avions amb una velocitat d’uns 110m/s i una forta força d’impacte, donant lloc a una densitat de col·lisió de fins a 1,5 kg/cm2. En el moment del ràpid col·lapse, les bombolles de cavitació generen temperatures i pressió locals (5000K, 1800atm), amb una velocitat de refrigeració de fins a 109k/s. L’efecte de cavitació de l’ecografia augmenta molt la taxa de reaccions heterogènies, aconsegueix una barreja uniforme entre reactants heterogenis, accelera la difusió de reactants i productes, promou la formació de noves fases sòlides i controla la mida i la distribució de les partícules.
Informació addicional:
Quan l’ecografia es propaga en un medi, la interacció entre l’ecografia i el medi provoca canvis físics i químics en el medi, donant lloc a una sèrie d’efectes mecànics, tèrmics, electromagnètics i químics, inclosos els quatre efectes següents:
1. Efectes mecànics. L’acció mecànica de l’ecografia pot promoure l’emulsificació del líquid, la liquidació del gel i la dispersió del sòlid. Quan les ones de peu es formen en medis de fluids ultrasònics, les partícules minúscules suspeses en el condensament del fluid als nodes a causa de les forces mecàniques, formant acumulacions periòdiques a l’espai.
La polarització i la magnetització induïdes causades per l’acció mecànica de les ones ultrasòniques durant la propagació en materials piezoelèctrics i magnetostrictius (vegeu la física dielèctrica i la magnetostricció).
2. Efecte de cavitació. Les ones ultrasòniques poden generar un gran nombre de petites bombolles quan s’apliquen a líquids. Una de les raons és que es produeix una tensió local a la tracció dins del líquid, formant una pressió negativa. La disminució de la pressió fa que el gas es dissolgui originalment en el líquid que es superituri i s’escapi del líquid, convertint -se en petites bombolles.
Un altre motiu és que la forta tensió a la tracció esquinça el líquid en una cavitat, coneguda com a cavitació. La cavitat conté vapor líquid o un altre gas dissolt en el líquid, i fins i tot pot ser un buit. Les petites bombolles formades per cavitació es mouran, creixen o esclataran de sobte amb la vibració del medi que l’envolta.
3. Efecte tèrmic. A causa de l’alta freqüència i l’energia de l’ecografia, pot produir efectes tèrmics significatius quan s’absorbeixen pel medi.
4. Efectes químics. L’acció de l’ecografia pot afavorir o accelerar determinades reaccions químiques. Per exemple, l’aigua destil·lada pura produeix peròxid d’hidrogen després del tractament amb ultrasons; L’àcid nitrós es produeix després del tractament d’ultrasons de l’aigua que conté gas nitrogen; La solució aquosa de colorant canviarà de color o s’esvairà després del tractament d’ultrasons.
