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      技術資料/Technology
      毒液為什么偏就害怕這類聲音
      發布時間: 2019-06-02 16:04:00 | 次瀏覽
        科幻電影《毒液:致命守護者》中,毒液源于一種外星共生體(毒液是共生體與宿主結合后的統稱),在電影里,外星共生體(高粘稠度液體)與男主角艾迪合體變成毒液,擁有靈敏的感覺、驚為天人的速度與力量,最終打敗另一個外星共生體合成的壞蛋,順便追回前女友,重返人生巔峰。

        但是,強大的毒液也有弱點,他害怕高頻聲波。核磁共振與飛機掠過的噪音硬生生把毒液共生體逼出了宿主體內,最后廣播發出的聲音吊打毒液一族的小頭目。我們不禁產生好奇,毒液為什么害怕這類聲音呢?  

        今天就帶大家開開腦洞,從另一個視角解釋高粘稠度液體為什么害怕高頻聲波。

        超聲波——粘稠液體的“天敵”

        在地球上,高粘稠度的液體種類很多,原油就是其中一種。

        石油未加工時被稱為原油,是一種粘稠的、深褐色的液體。原油經過分餾得到汽油與柴油等燃油之后,會剩余一些粘稠的液體,依據成分、工藝,分為重油、渣油、瀝青等。

        原油的粘稠度很高,堪比蜂蜜,使用管道運輸原油特別費勁。

        為了降低原油的粘度,科學家和工程師出了很多招:加熱管道、將原油與其他液態碳氫化合物混合、用水乳化等等,這些方法不易操作,而且會給后續加工帶來不少麻煩。有什么更好的辦法嗎?后來科學家發現,原油的粘度與瀝青質含量有極大關系。

        為了對付這個“禍首”,科學家想到了超聲波。超聲波能量高,可以在各種液體里制造空化現象。

        液體里面存在細小的氣泡或固體顆粒,它們的表面和液體的連接強度較低,當超聲波在液體中傳播的時候,會產生壓力的變化。如果壓力低到一定程度,液體中的氣體分子聚集在氣泡內,把氣泡脹大。當高壓來臨,泡泡就變小。

        具體來說,由于氣泡是三維的,其半徑減小10倍,體積就會縮小1000倍。超聲波作用下,劇烈膨脹或坍縮的氣泡變成空泡,內部將產生高溫高壓。如果空泡周圍存在堅硬壁面,空泡會發生非球形潰滅,產生射向壁面的高速射流,釋放巨大能量。

        在高能的超聲波作用下,原油中的長鏈分子被打斷,形成短鏈的小分子以及自由基。其中,小分子可以降低原油粘度,而自由基容易和其他分子結合,形成絮狀沉淀,阻塞管道。所以超聲處理的時間不能太長,否則自由基濃度升高之后原油粘度又升上去了。 

        利用超聲波降低原油粘度的頻段很寬,有時使用的頻率已經低到了可聽聲范圍。 

      聲波作用瀝青質(圖/中科院聲學所)




      文章來源:聲學研究所        責任編輯:侯茜
      轉載自中國科學院官網
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