БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (КА)

А. Д. Перник.

Акустическая кавитация. При излучении в жидкость звука с амплитудой звукового давления, превосходящей некоторую пороговую величину, во время полупериодов разрежения возникают кавитационные пузырьки на так называемых кавитационных зародышах, которыми чаще всего являются газовые включения, содержащиеся в жидкости и на колеблющейся поверхности акустического излучателя. Поэтому кавитационный порог повышается по мере снижения содержания газа в жидкости, при увеличении гидростатического давления, после обжатия жидкости высоким (порядка 10 3 кгс/см 2 @ 10 2 Мн/м 2 ) гидростатическим давлением и при охлаждении жидкости, а кроме того, при увеличении частоты звука и при сокращении продолжительности озвучивания. Порог выше для бегущей, чем для стоячей волны. Пузырьки захлопываются во время полупериодов сжатия, создавая кратковременные (порядка 10 -6 сек ) импульсы давления (до 10 3 Мн/м 2 @ 10 4 кгс/см 2 и более), способные разрушить даже весьма прочные материалы. Такое разрушение наблюдается на поверхности мощных акустических излучателей, работающих в жидкости. Давление при захлопывании кавитационных пузырьков повышается при снижении частоты звука и при повышении гидростатического давления; оно выше в жидкостях с малым давлением насыщенного пара. Захлопывание пузырьков сопровождается адиабатическим нагревом газа в пузырьках до температуры порядка 10 4°С, чем, по-видимому, и вызывается свечение пузырьков при К. (т. н. звуколюминесценция). К. сопровождается ионизацией газа в пузырьках. Кавитационные пузырьки группируются, образуя кавитационную область сложной и изменчивой формы. Интенсивность К. удобно оценивать по разрушению тонкой алюминиевой фольги, в которой кавитирующие пузырьки пробивают отверстия. По количеству и расположению этих отверстий, возникающих за определённое время, можно судить об интенсивности К. и конфигурации кавитационной области.

Если жидкость насыщена газом, то газ диффундирует в пузырьки и полного захлопывания их не происходит. Всплывая, такие пузырьки уносят газ и уменьшают содержание газа в жидкости. Интенсивные колебания газонаполненных пузырьков как в свободной жидкости, так и вблизи поверхности твёрдых тел создают микропотоки жидкости.

Появление К. ограничивает возможность дальнейшего повышения интенсивности звука, излучаемого в жидкость, вследствие уменьшения её волнового сопротивления и соответствующего снижения нагрузки на излучатель (см. Импеданс акустический ) . Акустическая К. и связанные с ней физические явления вызывают ряд эффектов. Часть из них, например разрушение и диспергирование твёрдых тел, эмульгирование жидкостей, очистка поверхностей, деталей, обязана своим происхождением ударам при захлопывании пузырьков и микропотокам вблизи них. Другие эффекты (например, инициирование и ускорение химических реакций) связаны с ионизацией газа в пузырьках. Благодаря этим эффектам акустическая К. всё шире используется для создания новых и совершенствования известных технологических процессов. Большое число практических применений ультразвука основано на эффекте К.

Акустическая К. имеет большое значение в биологии и медицине. Импульсы давления, возникающие в кавитационных пузырьках, обусловливают мгновенные разрывы микроорганизмов и простейших, находящихся в водной среде, подвергаемой действию ультразвука. К. используют для выделения из животных и растительных клеток ферментов, гормонов и др. биологически активных веществ.

Лит.: Бергман Л., Ультразвук и его применение в науке и технике, пер. с нем., М., 1956; Рой Н. А., Возникновение и протекание ультразвуковой кавитации, «Акустический журнал», 1957, т. 3, в. 1, с. 3; Сиротюк М. Г., Экспериментальные исследования ультразвуковой кавитации, в кн.: Физика и техника мощного ультразвука, т, 2, М., 1968; Ультразвук в гидрометаллургии, М., 1969.

Н. А. Рой.

Рис. 1. Кавитационный пузырь на торцовой поверхности вибрирующего стержня (десятикратное увеличение).

Рис. 4. Всасывающий патрубок насоса, выполненный из чугуна, со следами кавитационной эрозии.

Рис. 2. Кавитационная зона в трубке с местным сужением.

Рис. 3. Участок разрушенной поверхности гребного винта.

Кави'те(Cavite), город и порт на Филиппинах, на Ю.-З. острова Лусон, на берегу Манильского залива, в провинции Кавите. 75,3 тыс. жителей (1969). Пищевая промышленность, кофейные фабрики. Рыболовецкий центр.

Кавка'з(происхождение слова точно не установлено, возможно, оно связано с хеттским «каз-каз» — название народа, жившего на южном берегу Чёрного моря; впервые встречается у древнегреческого драматурга Эсхила в трагедии «Прикованный Прометей»), территория между Чёрным, Азовским и Каспийским морями, простирающаяся от Кумо-Манычской впадины на С. до границы СССР с Турцией и Ираном на Ю. Площадь 440 тыс. км 2.

К. часто делят на Северный Кавказ и Закавказье, границу между которыми проводят по Главному, или Водораздельному, хребту Большого К. (см. Рельеф); западная оконечность Большого К. относят к Северному К. целиком. С физико-географической точки зрения эти понятия не считаются единицами территориального деления.

Рельеф.На К. господствует горный рельеф. От Таманского к Апшеронскому полуострову поперёк К. протягивается горная система Большой Кавказ. От её северного подножия до Кумо-Манычской впадины простирается Предкавказье с обширными равнинами и возвышенностями. К Ю. от Большого К. располагаются низменности: на З. Колхидская и на В. Кура-Араксинская. На Ю.-В. К. расположены складчатые Талышские горы (высотой до 2477 м ) и прибрежная Ленкоранская низменность. В средней и западной частях юга К. находится обширное Закавказское нагорье, состоящее из краевых складчатых хребтов Малого К. и расположенного южнее вулканического Армянского (Джавахетско-Армянского) нагорья.

Западное Предкавказье большей частью равнинное (Кубано-Приазовская низменность к С. от Кубани, Прикубанская наклонная равнина к Ю. от неё). К дельте Кубани примыкает Таманский полуостров с невысокими широтными грядами с грязевыми сопками. В центре Предкавказья располагается Ставропольская возвышенность (высотой до 831 м ) , для которой характерны бронированные известняками и песчаниками трапециевидные в профиле плато, глубокие, большей частью асимметричные, долины. К Ю.-В. располагается группа лакколитов, поднимающихся среди равнины до высоты 1402 м (г. Бештау). К Ю. от Терека лежит Терско-Сунженская возвышенность с двумя антиклинальными хребтами — Терским и Сунженским (высотой до 926 м ) , разделёнными синклинальной долиной Алханчурт. С З. и Ю. к возвышенности примыкают Кабардинская, Осетинская и Чеченская наклонные равнины. Восточное Предкавказье занимает Терско-Кумская низменность (юго-западный край Прикаспийской низменность), сложенная осадками морских трансгрессий и дельтовых наносов (древних и современных); к С. от Терека расположен обширный массив Терско-Кумских песков с эоловыми формами рельефа.