书城科普读物探索未知丛书-从小学科学03
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第7章 为什么超声波能除尘、去污、消毒

如果你仔细观察一下透过室内的一束光线中的空气,就会发现有许多小微粒到处漂浮,这就是灰尘。因为灰尘很轻,重力还不足以把它们拉到地面上,所以它能浮在空中。工厂的烟囱里冒出团团黑烟,污染了城市,损害了卫生。

怎样把灰尘、黑烟除掉呢?现在人们想出了办法,只要安装一个超声波除尘器,空气就能被净化了。

超声波为什么能有这样高的除尘本领呢?因为超声波的振动频率比普通声波要大得多,当它作用到含有灰尘或黑烟的空气中的时候,灰尘或烟气中的微粒就会随着超声波的振动而激烈振动起来,由于小微粒之间互相碰撞,它们会互相粘合起来,形成较大的颗粒,重力就会使它们下沉,于是灰尘降到地面,烟囱里的烟尘降到烟囱底部。这就是超声除尘。

在金属或其他物品的表面上,玷污着油垢或别的脏物,也可以用超声波来清洗。只要把待洗的物品(如金属机件)浸到盛有清洗液(如肥皂、汽油等)的缸子里,然后再向清洗液里通进声波,一会儿工夫,物品表面的油污或脏物就去掉了。

为什么超声波有这么强的去污本领呢?

原来,当超声波遇到某种物体时,由于声波的振动,使物体分子受到压缩和舒张两种作用,物体所受到的压力发生了交替变化。在这种情况下,物体所受到的压力等于大气压加上声压(空气被声波压缩时),或等于大气压减去声压(空气被声波舒张时)。平时,声压非常小,但超声波能携带很大的能量,它所产生的声压也很大。例如,当一般强度的超声波通过水中时,产生的附加压力可以达到好几个大气压。由于液体比较能经受得住附加压力,而经受不住附加拉力,在拉力集中的地方会发生碎裂,这种碎裂会产生许多小空泡。小空泡一瞬间又会崩溃,崩溃时产生很强的冲击波。因为超声波频率很高,这种小空泡使急速地生而灭,灭而生。借助它们不断产生的冲击波,可以把金属机件表面的油垢或杂质清洗掉。超声波除尘又快又干净,而且无孔不入,无垢不除,令人十分满意。如洗手表,人工洗要把零件一件件拆卸开来,很麻烦,工效也很低。用超声波洗只要把整块机芯浸到汽油里,几分钟就洗好了。

超声波可以帮助我们清洗光学镜头、仪表元件、医疗器械和半导体器件等许多重要的精密零件,甚至有一些尖端工业部门也要用超声波来帮忙。像在导弹惯性制导系统中,齿轮上不容许沾染一点儿污垢,这用普通方法洗很难达到要求,而超声波能干得很好。

超声波还可用于食品的消毒。在制造罐头等食品时,一般都要用高温进行消毒杀菌,这常会破坏某些食品的营养成分。而利用超声波进行消毒,不必再加高温,食品的营养成分就可以完好地保存了。