声波不会对媒质产生任何明显效应。但是当声强增大时(即作为功率超声使用时),声波传播将会对媒质产生一定的影响或效应,诸如使媒质的状态、组分、功能或结构等发生变化,这类变化统称为超声效应。超声波与媒质的相互作用可分为热机制和非热机制两种,在非热机制中又可分为机械机制与空化机制【l引。(1)热机制超声波在媒质中传播时,其振动能量不断被媒质吸收转变为热能而使其自身温度升高。如果超声波对媒质产生了某种效应,而用其他加热方法获得同样温升并重现同样效应时,我们称产生该超声效应的是热机制。当强度为I的平面超声行波在声压吸收系数为a的媒质中传播时,单位体积媒质中超声波作用t秒产生的热量为:Q=2aIt即与媒质的吸收系数、超声强度及辐照时间成比例。(2)非热机制非热机制在某些情况下,超声效应的产生并不伴随发生明显的热量(如当频率较低、吸收系数小、超声作用时间短时),因此不能把超声效应的原因归于热机制,这时我们称这种效应的产生是非热机制。非热机制是声化学中各种效应产生的主要原因。力学机制主要考虑到了质点位移、振动速度、加速度及声压与超声效应的关系,超声波能迫使介质做激烈的机械振动,并能产生强大的单向力作用。超声波空化效应是功率超声在液体介质中引起的一种最基本,且又最特有的物理过程,存在于液体中的微气泡(又称空化核)在声场的作用下振动,当声压达到一定值时,气泡将迅速膨胀,然后突然闭合,在气泡闭合时产生冲击波,最终崩溃,这种微小气泡振动、膨胀、闭合、崩溃等一系列动力学过程称为声空化(avitation)。超声空化产生时,在空化发生的局部可以产生5000K以上的高温,高达数百个大气压的压力,空化泡破裂时还能产生速度大于每秒300米的冲击波。空化现象使介质能产生各种物理的、化学的、生物的效应,如乳化、离散、凝聚、温升、气泡、噪声等,这样的条件就可能为一些化学反应开启新的通道。声空化机制是声化学的主动力。
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