Методы активации химических процессов — страница 5

  • Просмотров 2313
  • Скачиваний 333
  • Размер файла 24
    Кб

радикалов, которая называется химико-акустической энергией. ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В КАВИТАЦИОННЫХ ПУЗЫРЬКАХ В акустическом поле при наличии кавитации протекает ряд химических процессов. Их протеканию способствуют высокие давления, развивающиеся в микрообъеме кавитационного пузырька. При постоянном содержании газа в пузырьке и давлении окружающей жидкости минимальный радиус кавитационного пузырька определяется по

формуле: Давление в пузырьке в этом случае выразится так: где P - давление газа в пузырьке при максимальном радиусе, P0 – гидростатическое давление, g=СP/Cv. При адиабатическом характере захлопывания пузырька температура в нем составляет: Tmax=T0[((g-1)P0)/P]3(g-1), где T0 – температура жидкости. При Rmin=0.1Rmax; P0=105 Па; γ=3/4; и Т0=3000С давление газа в пузырьке при максимальном радиусе составит P=3.3×103 Па. Подставив эти значения в уравнения (1) и (2),

получим, что при захлопывании кавитационного пузырька давление достигает Pmax=3×107 Па, а температура Тmax=3000 К. Столь высокие температуры, развивающиеся в маленькой газонаполненной полости, создают условия для появления в ней электрических зарядов, люминесценции, богатых энергией диссоциированных и ионизированных молекул, а также атомов и свободных радикалов. В кавитационную полость могут проникать пары воды, растворенные

газы, а также вещества с высокой упругостью пара, т.е. вещества, которые в отличие от неорганических солей обладает способностью к испарению, и не могут проникать ионы или молекулы нелетучих растворенных веществ. Выделяющейся в процессе схлопывания пузырька энергии достаточно для возбуждения, ионизации и диссоциации молекул Н2О, газов и веществ с высокой упругостью пара внутри кавитационной полости. Любой из присутствующих

газов является активным компонентом, участвуя в передаче энергии возбуждения, перезарядке и других процессах. Действие ультразвука на вещества, проникающие в полость, является непосредственным, прямым. При схлопывании кавитационного пузырька в раствор переходят радикалы H×, OH×, ионы и электроны малой энергии, образовавшиеся в газовой фазе при расщеплении молекул Н2О и веществ с высокой упругостью пара, продукты их

взаимодействия и частичной рекомбинации, а также, метастабильные молекулы Н2О*. Эти активные частицы после, переходя в раствор, сольватируются и реагируют с растворенными веществами. Здесь осуществляется так называемое косвенное действие акустических колебаний. При отсутствии в растворе веществ с высокой упругостью насыщенного пара, способных проникать в кавитационный пузырек, внутри него независимо от природы