kavitasjon

Kavitasjon er dannelsen av gassbobler i en væske. Dette fenomenet oppstår gjerne når en væske strømmer veldig raskt forbi et objekt, og kan gi opphav til mekaniske skader på objektet.

Faktaboks

uttale:
kavitasjˈon
etymologi:
av latin ‘hull’

Årsak

Når trykket i væsken synker, vil det dannes gassbobler (a). Trykket synker gjerne ved innsnevringer i et rør, siden hastigheten er større der. Dersom trykkfallet er stort nok, dannes det gassbobler, og man sier at væsken kaviterer (b).

Kavitasjon oppstår når trykket i en væske synker til under damptrykket. Da vil væsken lokalt gjennomgå en faseforandring fra væske til damp, og gassbobler dannes. Kavitasjon kan initieres ved å enten utsette væsken for en mekanisk spenning, eller ved å deponere energi i form av for eksempel lyd eller lys i den.

Et eksempel er væskestrømning i et rør. Dersom det lages en innsnevring i røret, vil væsken strømme med større hastighet gjennom innsnevringen. I henhold til Bernoulliligningen vil trykket avta i områder der hastigheten øker. Dersom trykkfallet er stort nok, vil væskemolekylene rives fra hverandre og det oppstår bobler fylt med gass. Det ser da ut som om væsken koker, selv om det ikke er tilført noen varme. Dersom væsken kommer ut av innsnevringen til et område med større tverrsnittsareal, vil hastigheten avta og trykket stige på nytt. Når trykket stiger, kondenseres gassboblene på en sjokkartet måte. Det vil si at boblene trykkes sammen i midten, og klapper sammen, slik at lokale og heftige trykkøkninger skapes. I vannrør kan denne sammenklappingen høres som en sterk rasling, og i maskiner, for eksempel i en vannturbin, kan den merkes som kraftige rystelser.

En annen måte å redusere trykket i en væske er å bruke intense ultralydbølger. Disse bølgene forårsaker store trykksvingninger i væsken, og dersom trykkfallet er stort nok vil det dannes bobler.

Det dannes også gassbobler dersom en væske utsettes for varmeoverføring slik at temperaturen er høy nok til at man lokalt får en overgang fra væske til gass. Dette kan man gjøre for eksempel ved å fokusere laserlys eller slippe et objekt med høy temperatur ned i væsken. Siden denne typen kavitasjon baserer seg på overføring av varme, skiller man den noen ganger fra den typen som baserer seg på store væskehastigheter som beskrevet ovenfor.

Anvendelser

Kavitasjon ved hjelp av ultralyd brukes til rengjøring av materialer. Når gassboblene kollapser, vil det kunne virke tilstrekkelig store krefter på små urenheter slik at de dyttes bort fra materialet som rengjøres.

Kavitasjon kan også forårsake hurtig opptæring av metalliske materialer når den foregår på overflaten av dem. Dette kan skaffe store problemer for innretninger som vannturbiner og hurtiggående propeller. Idet boblene klapper sammen, blir oksygen, som opprinnelig var løst i vannet, frigjort med dampen. Oksygenet blir så presset inn mellom korngrensene i metallet under det høye trykket som oppstår. Dette forårsaker sterk korrosjon.

Les mer i Store norske leksikon

Eksterne lenker

Kommentarer

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg