sonicazione

L'ultrasuono ha frequenze posizionate oltre l'udito umano, e poiché la loro lunghezza d'onda alla frequenza di 16 khz è circa 2 cm (si ottiene dal quoziente tra velocità del suono 340 m/s e la frequenza 16 khz), non interagiscono con la materia avente dimensioni inferiori. Questo significa che "scavalcano" gli oggetti aventi dimensioni molecolari e dunque, a causa di questa non sovrapposizione, gli effetti chimici dell'ultrasuono non possono derivare da un'interazione diretta del suono con le molecole (sarebbe come pretendere di usare una rete da pesca come zanzariera...).

il processo di sonicazione

Quando con un'adatta apparecchiatura (v. avanti, sonicatore) in seno ad un liquido si propaga un'onda elastica di opportuna frequenza e ampiezza (un ultrasuono), si ha un'alternanza di cicli di compressione ed espansione (Fig. 1); questi ultimi esercitano sul liquido una pressione negativa (generano una depressione), allontanando le molecole l'una dall'altra. Se l'ultrasuono è sufficientemente intenso, il ciclo di espansione può generare cavità nel liquido. Questo accade quando la pressione negativa supera la resistenza alla trazione (lo sforzo massimo che un materiale può sostenere da un carico d'allungamento senza strapparsi) del liquido, che varia secondo il tipo e la sua purezza. Come conseguenza, localmente il liquido si separa o frattura e ne risulta un vuoto all'interno del liquido chiamato "bolla di cavitazione".

Tipicamente la cavitazione è un processo nucleato: cioè si presenta nei punti deboli preesistenti nel liquido, quali le fessure riempite di gas nella materia polverizzata sospesa, o in microbolle precedenti alla cavitazione. La maggior parte dei liquidi sono sufficientemente contaminati dalle piccole particelle sicché la cavitazione può rapidamente iniziare a pressioni negative moderate.

Appena iniziano a formarsi, le piccole bolle gassose esposte agli ultrasuoni assorbiranno l'energia meccanica dell'onda ultrasonica e quelle in concordanza con le onde elastiche (come accade per un'altalena) si espanderanno (Fig. 2). Lo sviluppo della cavità dipende dall'intensità del suono. Alle alte intensità, una piccola cavità può svilupparsi velocemente attraverso effetti inerziali: se l'espansione della cavità è sufficiente veloce durante la metà di espansione di singolo ciclo, non avrà tempo ai recomprimersi durante la metà di compressione del ciclo acustico. La situazione è analoga a quella dell'altalena: se dopo che l'altalena ha raggiunto il punto massimo, P, la si spinge durante la fase di ritorno, la velocità d'inerzia si somma all'accelerazione impartita dalla spinta e, con un minimo sforzo, ripetendo di volta in volta l'operazione, si fa raggiungere un'altezza sempre maggiore. Al contrario, se l'ulteriore spinta viena applicata prima che il seggiolino raggiunga il punto massimo, una parte della forza applicata verrà consumata dall'inerzia del movimento.
Le bolle di cavitazione, in definitiva, sono sacche di vuoto (o contenenti il vapore del liquido circostante o gas in esso disciolti) sostenute solo dalla pressione negativa o rarefazione dell'onda sonora che le circonda. Poiché le onde sonore viaggiano attraverso il liquido, una zona di rarefazione (espansione) è sostituita con una superficie di pressione (compressione) mentre l'onda sonora si propaga. Così, una bolla di cavitazione, in alcuni casi, può collassare dopo un singolo ciclo, mentre in altri casi una bolla di cavitazione, sottoposta a compressione e rarefazione alternata, inizia ad oscillare in risonanza con l'onda sonora e cresce più con ogni onda sonora che passa fino a diventare finalmente grande abbastanza per essere instabile. In ogni caso, quando la cavitazione raggiungere una condizione di instabilità, il risultato è un violento collasso o "implosione." E' l'implosione delle bolle di cavitazione che compie la pulizia ad ultrasuoni e gli altri processi legati alla sonicazione (v. avanti).

Fig. 1 - la bolla si espande assorbendo l'energia associata all'onda elastica: la bolla si comporta come un'altalena sospinta più volte e se le spinte sono state date al momento giusto, si raggiunge la massima altezza (per una bolla è il volume) permessa dalla struttura.		Fig. 2 - il punto più efficace per spingere l'altalena è quello in cui, di volta in volta, raggiunge il max.

Le bolle di cavitazione che si formano, se al loro interno contengono il vapore del liquido circostante o gas in esso disciolti, non implodono violentemente e contribuiscono relativamente poco al processo di sonicazione (pulizia generale, reazioni chimiche, ecc.). Per un'implosione ideale, le bolle di cavitazione formate durante la rarefazione (fase di pressione negativa) di un'onda sonora dovrebbero essere vuote. Anche se non è perfettamente vero, possiamo pensare al vuoto all'interno della bolla di cavitazione come un vuoto sostenuto dalla pressione circostante negativa. Appena la bolla di cavitazione si viene a trovare sotto l'influenza della compressione (fase di pressione positiva) di un'onda sonora, la pressione circostante, unitamente alla tensione superficiale del liquido che circonda la bolla ed alla pressione negativa all'interno della bolla di cavitazione, contribuiscono al suo violento collasso. Se uno qualsiasi di questi fattori sono mancanti, l'implosione della bolla di cavitazione si verificherà con effetto significativamente ridotto.

Riassumendo: appena inizia a formarsi una bolla di cavitazione, le molecole di gas eventualmente presente nel liquido circostante, oppure le stesse molecole di liquido (sia gas che liquido animate da maggior energia cinetica) iniziano a diffondere nel vuoto creato nella zona a pressione inferiore. Via via che la bolla cresce, la pressione all'interno della bolla diviene sempre più negativa e questo accelera il processo di diffusione di gas nella bolla in quanto con l'aumento delle dimensioni della bolla, aumenta la sua superficie (l'interfaccia tra il vuoto e il liquido circostante). La combinazione di questi fattori contribuisce alla diffusione delle molecole nella bolla di cavitazione: maggiore è il gas disciolto nel liquido maggiore sarà la diffusione di gas all'interno della bolla di cavitazione durante la sua crescita.
Quando per la bolla arriva il momento dell'implosione, qualsiasi gas che è diffuso al suo interno durante la sua fase di espansione, tende a tornare nel liquido circostante. Questo processo, pur andando nella direzione opposta, è molto simile al processo che ha causato la diffusione del gas nella bolla; tuttavia, vi è una differenza significativa. Nel caso della crescita della bolla, l'aumento di superficie, che aumenta la velocità di diffusione del gas, precede la decompressione della bolla come la decompressione è il risultato della bolla in crescita. Come la bolla è al collasso, la diminuzione della sua superficie, che rallenta la velocità di diffusione del gas dalla bolla, precede l'aumento della pressione all'interno della bolla. È la diminuzione della dimensione della bolla che provoca l'aumento della pressione. Il risultato è che qualsiasi gas che si è diffuso nella bolla di cavitazione non può sfuggire totalmente indietro nel liquido prima della definitiva implosione della bolla. Qualsiasi gas residuo nella bolla agisce smorzando l'intensità della implosione. E' un pò come prendere un pallone riempito di aria e cercare di comprimere con le mani: finché il pallone non si rompa, non è possibile farlo.

collasso delle bolle di cavitazione*

Fig. 6- liquidi irradiati con ultrasuoni possono produrre bolle. Queste bolle oscillano, crescono un pò più durante la fase di espansione dell'onda sonora di quanto si riducono durante la fase di compressione. Sotto le appropriate condizioni, queste bolle possono andare incontro ad un violento collasso, che genera pressioni e temperature elevatissime. Questo processo è chiamato cavitazione. A destra è mostrata la fotografia di un'elica consumata dalla cavitazione.

Una volta che la cavità è diventata troppo grande, sia ad alta che a bassa intensità sonora, non può più assorbire energia in modo efficiente. Senza l'ingresso di energia, la cavità non può più sostenere sé stessa. Il liquido che la circonda si precipita al suo interno e la cavità implode. E' l'implosione della cavità che crea un inusuale substrato per le reazioni chimiche.
La compressione di un gas genera calore. Su scala macroscopica, si può constatare toccando il copertone di una bicicletta mentre viene gonfiato: l'energia meccanica del gonfiaggio è convertita in calore mentre la gomma viene pressurizzata. Quando le bolle di cavitazione implodono in liquidi irradiati, la loro compressione è così rapida che una piccola quantità di calore viene dissipata dalla cavità durante il suo collasso.
Il liquido circostante, d'altra parte, è ancóra freddo ed estinguerà prontamente la cavità riscaldata. Così, viene prodotto un punto caldo (hot spot), di breve durata, localizzato in un liquido freddo; questo punto caldo ha una temperatura approssimativa di 5000 ºC, una pressione di circa 1000 atmosfere, un tempo di vita inferiore ad un microsecondo e la velocità di riscaldamento e raffreddamento supera i 10 miliardi di gradi Celsius/sec. Per un confronto approssimativo, questa è la temperatura alla superficie del sole, la pressione nei fondali oceanici, il tempo di vita di un lampo di luce, e il raffreddamento è un milione di volte più veloce di una bacchetta di ferro al color rosso immersa nell'acqua! Dunque, la cavitazione serve come un mezzo per concentrare l'energia diffusa del suono in una forma chimicamente utile.

*Kenneth S. Suslick - The Chemistry of ultrasound (from The Yearbook of Science & the Future 1994; Encyclopaedia Britannica: Chicago, 1994; pp 138-155.)

il sonicatore

Fig. 3 - Misonix Sonicator® S3000 (www.2spi.com) con Flocell®, oltre alla lisi cellulare, alla creazione di emulsioni/sospensioni ed alla solubilizzazione, questo sonicatore consente la processazione in continuo - utilizzata soprattutto nell'industria farmaceutica - di volumi elevati (fino a 40 L /min.).

Un sonicatore consiste di un generatore di corrente, di un convertitore per trasformare l'energia elettrica in energia meccanica, e di sonde che amplificano la vibrazione prodotta.

Il generatore fornisce impulsi di energia ad alto voltaggio e ad alta frequenza, trasformando la normale corrente alternata a 220 volt e 60 Hz in energia elettrica a circa 1000 V e 20.000 Hz. I sonicatori più evoluti regolano l'energia emessa in funzione della temperatura e della viscosità del liquido; rilevano i cambiamenti di impedenza ed aumentano o diminuiscono elettronicamente la potenza trasmessa alla sonda.

Il convertitore trasforma l'energia elettrica ad alta frequenza proveniente dal generatore in vibrazione meccanica alla frequenza specifica (20 kHz). L'oscillazione dei cristalli piezoelettrici del convertitore viene trasmessa e concentrata, grazie all'azione di una sonda in titanio che irradia energia nel liquido in cui è immersa sotto forma di onde di pressione che provocano la cavitazione.

Le sonde amplificano la vibrazione longitudinale prodotta dal convertitore. L'aumento dell'amplificazione o guadagno produce una più intensa azione di cavitazione e una maggiore efficacia del processo. Le sonde in titanio, che servono per irradiare e concentrare energia nel liquido ad esse immediatamente circostante, sono disponibili in varie dimensioni, che variano a seconda dell'applicazione per cui vengono utilizzate, in base al volume da processare (anche inferiori al ml) e all'intensità di sonicazione voluta.

sonochimica

Le bolle di cavitazione che si formano internamente alle fessure del materiale, in sospensione nel liquido irradiato, producono un risultato analogo alla fratturazione della roccia mediante dinamite.

Le applicazioni di laboratorio più diffuse nel campo della ricerca biomedica e farmaceutica sono rappresentate dalla lisi dei batteri o delle cellule in coltura: la sonicazione permette un rilascio di enzimi e proteine più efficace di quello ottenuto con altri metodi in quanto la rottura delle membrane cellulari è spesso molto rapida e completa. Nel campo delle analisi ambientali trova rilievo l'estrazione di molecole da campioni di terreno. Nell'industria cosmetica, farmaceutica e delle biotecnologie le applicazioni principali sono: il processamento delle cellule coltivate per la produzione di vaccini, la purificazione enzimatica, la formazione di microemulsioni (inferiore a 7/100 di mm), la formazione di liposomi unilamellari, la dissoluzione di compresse per il dissolution test, l'omogenizzazione di liquidi immiscibili e la solubilizzazione di composti difficili

Gli studi finora sviluppati hanno dimostrato che gli effetti chimici degli ultrasuoni sono vari ed offrono notevoli miglioramenti nelle reazioni chimiche stechiometriche e catalitiche. In alcuni casi, l'irradiazione ultrasonica può aumentare le reattività di quasi un milione di volte. Gli effetti chimici degli ultrasuoni riguardano tre aspetti: sonochimica dei liquidi omogenei, sonochimica eterogenea di sistemi liquido-liquido o liquido-solidi e sonocatalisi (che si sovrappone ai primi due). Poiché la cavitazione può avvenire soltanto nei liquidi, le reazioni chimiche non si presentano generalmente durante l'irradiazione ultrasonica dei solidi o dei sistemi solido-gas.

Gli ultrasuoni hanno trovato impiego anche in altri campi. Per esempio, per i fischietti dei cani, gli impianti antifurto, le apparecchiature per la pulitura di gioielli e la sterilizzazione di strumenti chirurgici. Negli ospedali, i medici usano gli ultrasuoni per rimuovere i calcoli renali senza chirurgia, per trattare le lesioni della cartilagine (quale "il gomito del tennista") e controllare lo sviluppo fetale durante la gravidanza (ecografia).

L'irradiazione ultrasonica differisce dalle fonti di energia tradizionali (quali calore, luce, o radiazione ionizzante) nella durata, nella pressione e nell'energia per la molecola. A causa delle elevatissime temperature, delle enormi pressioni e delle straordinarie velocità di raffreddamento e riscaldamento generati dal collasso delle bolle di cavitazione, gli ultrasuoni forniscono un meccanismo insolito per la la chimica ad alta energia. Come in fotochimica, pacchetti di energia molto grandi sono introdotti in un periodo di tempo brevissimo, però, in questo caso, si tratta di energia termica piuttosto che eccitazione elettronica; ed è l'energia termica che permette di raggiungere le elevatissime temperature. Inoltre, la sonochimica comprende anche enormi pressioni, che suggerisce la possibilità di produrre in scala microscopica le stesse condizioni che si presentano in grande scala durante le esplosioni o in coseguenza di onde di scossa (un'onda di scossa è un'onda di compressione formata ogni volta che la velocità di un corpo o di un liquido in seno ad mezzo supera quella a cui il mezzo può trasmettere il suono).

pistol shrimp: il gambero con la pistola

Se avete osservato attentamente il fimato, avrete notato l'espulsione di una sorta di proiettile appuntito. Questo può essere spiegato pensando ai siluri a supercavitazione. Partiamo dalla premessa che un corpo che si muove nell'acqua incontra una resistenza circa 1000 volte maggiore rispetto ad uno che si muove nell'aria. Quindi, per raggiungere velocità elevate in acqua, o si applicano enormi spinte propulsive, oppure si riduce la superficie bagnata dell'oggetto in movimento, cosa impossibile per i siluri.

disegno di un siluro a supercavitazione

Un'alternativa è offerta dalla supercavitazione, che si verifica quando, a causa di una elevata velocità di flusso lungo una superficie, la pressione scende localmente al di sotto della tensione superficiale di vapore del'acqua (legge di Bernoulli: la pressione è minore dove la velocità è maggiore). Come risultato si sviluppa una bolla di cavitazione. se il corpo si muove attraverso l'acqua ad elevata velocità, la bolla di cavitazione si allunga fino ad avvolgere completamente il corpo (v. illustrazione a sx). Quindi la resistenza idrodinamica viene drasticamente ridotta ed è possibile raggiungere velocità fino a 350 km/h, molto superori a quelle di un siluro convenzionale (cira 90 km/h).

Il punto importante è che lo strumento di caccia del gambero con pistola è diverso da quello del pesce arciere, che può colpie insetti da una distanza di quasi due metri. Il pesce arciere normalmente cena con vermi, gamberi e altri piccoli animali acquatici in prossimità della superficie, ma quando è realmente affamato può espellere con grande precisione e velocità piccole gocce d'acqua verso insetti posati su steli o foglie distanti fino a quasi 6 metri. Se sbaglia, effettua rapidamente altri tiri, come una mitragliatrice. Il getto butta l'insetto in acqua in modo che il pesce lo può trangugiare.
Il pesce imposta la mira posizionando il muso fuori dall'acqua, ma i suoi occhi sono sotto la superficie. Improvvisamente, stringe i muscoli della mascella, solleva la lingua ed espelle un getto d'acqua, che grazie ad una scanalatura presente nella bocca, forma un tubo simile ad una cerbottana.

applicazioni degli ultrasuoni in medicina

Oltre agli effetti termici, vi sono quelli non termici, legati alla propagazione delle onde ultrasoniche. Questi effetti non termici si presentano in due fenomeni distinti. Il primo comprende diversi effetti biochimici e biologici, oltre a effetti meccanici dovuti alla forza esercitata dalle onde sonore sulle cellule che subiscono microspostamenti verso zone a minor pressione, andando incontro a fenomeni di torsione e rotazione, con la formazione di piccoli vortici nei liquidi interstiziali. Queste variazioni di pressione generano possibili alterazioni della permeabilità delle membrane cellulari e, ove si tratti di cellule adipose la liberazione di molecole complesse quali i grassi in essi contenuti, che vengono poi immessi nel sistema circolatorio e, in gran parte, smaltiti attraverso il sistema linfatico e il microcircolo.

Il secondo fenomeno non termico è quello della cavitazione, che si verifica a séguito dell'applicazione di ultrasuoni in un liquido contenente del gas disciolto, in quanto - come in precedenza discusso - l'abbassamento locale di pressione a un valore inferiore alla tensione di vapore del liquido stesso determina un cambiamento di fase a gas e la formazione di microbolle contenenti vapore o gas. La cavitazione nei liquidi può essere stabile, quando la microbolla pur subendo oscillazioni cicliche in rapporto alle variazioni pressorie dell'onda acustica tende a non rompersi perché la pressione interna del vapore eguaglia la pressione del liquido circostante. La cavitazione è instabile quando la bolla resiste solo finché non esce dalla zona di bassa pressione idrostatica: appena ritorna in una zona del fluido in quiete, la pressione di vapore non è sufficiente a contrastare la pressione del liquido esterno e le successive onde ultrasoniche, in maniera repentina, ne determinano la contrazione e la rapida rottura con violenta liberazione di energia cinetica. La temperatura ha una notevole influenza sulla cavitazione, poiché altera la tensione di vapore: se la temperatura aumenta, si ha un aumento della tensione di vapore che facilita la cavitazione. I fattori che invece riducono la possibilità di una cavitazione sono la forza di coesione e l'addensamento delle cellule attorno alla bolla perchè limitano la diffusione gassosa e si oppongono così alla sua crescita.

Da numerosi studi volti a controllare gli effetti biologici indotti dall'applicazione di ultrasuoni, si è visto che a seconda della frequenza, intensità e impatto delle onde sonore, l'energia assorbita può determinare modificazioni tissutali oltre quelle legate all'innalzamento termico, all'azione biochimica e meccanica, allo sviluppo di fenomeni di cavitazione. L'indice termico (IT) e l'indice meccanico (IM) rappresentano due indicatori per la valutazione dei potenziali effetti diretti degli ultrasuoni, mentre per gli effetti indiretti, legati alla cavitazione, si ritiene che l'ampiezza della frequenza fondamentale dell'onda ultrasonica costituisca un buon indicatore della possibilità del verificarsi della cavitazione nei tessuti biologici. Così, per fornire parametri di riferimento per l'energia emessa dal fascio ultrasonoro e sui suoi possibili rischi biologici l'American Institute of Ultrasound in Medicine ha introdotto degli indici di sicurezza (termico e meccanico o di cavitazione) e la Food and Drug Administration (FDA) ha approvato l'utilizzo di questi indici, sottolineando che essi non tengono però comunque conto della durata dell'esposizione o della temperatura corporea.

Ciò premesso, considerando il diffuso ricorso alla diagnostica ecografica nelle fasi precoci della gravidanza, quando il feto è in generale più suscettibile all'azione di forze di qualsiasi genere, per valutare i rischi legati alla cavitazione acustica, sono state condotte molte ricerche e al momento non sono stati dimostrati effetti dannosi correlati all'esposizione agli ultrasuoni, né a lungo termine né a carico dello sviluppo neuro-psico-motorio del feto.
Un dato accettato è che la soglia della cavitazione stabile in acqua è all'incirca 0.1 W/cm², mentre quella per la cavitazione instabile in acqua è stimata circa dieci volte maggiore, cioè 1 W/cm². Quest'ultima soglia è direttamente proporzionale alla dispersione di gas nel liquido sonicato, alla temperatura e alla viscosità del liquido stesso (questo significa che bisogna aumentare relativamente la potenza quando si trattano in vivo tessuti e liquidi biologici). Così, per esempio, quando si compie un esame ecografico in gravidanza, considerato il feto come immerso nel liquido amniotico, la potenza deve rimanere al disotto di 0.1 W/cm² per evitare l'effetto di cavitazione.

In campo medico, oltre che a scopo diagnostico, si ricorre a frequenze di onde sonore comprese fra 1 e 16 MHz per l'effetto termico antalgico che riescono a indurre; inoltre, si ricorre alla cavitazione controllata per rimuovere i calcoli renali (litotrissia) che vengono frantumati proprio attraverso la formazione di microbolle che implodendo sgretolano le formazioni solide all'interno dei reni. Infine, la cavitazione viene impiegata anche in medicina estetica con ultrasuoni a 3 MHz per eliminare o ridurre le adiposità, una tecnica che ha preso il nome di liposuzione non chirurgica.

abbattimanto delle polveri e umidificazione ambientale

L'umidità ideale dell'aria in ambienti residenziali è del 40-50%. Una riduzione del grado d'umidità nettamente al di sotto del 30% per diversi giorni può provocare disidratazione cutanea e delle mucose di occhi, naso e cavità orale, provocando sensazione di secchezza, irritazioni, congiuntiviti e aumentare il rischio di raffreddamenti. Particolarmente a rischio sono le persone anziane, le persone con particolare sensibilità alle mucose e i portatori di lenti a contatto.
Se per alcuni giorni o settimane il grado di umidità supera il 50-60%, si crea un ambiente ideale per gli acari e possono formarsi della muffa sulle pareti esterne o in altri punti freddi della casa.

Gli esempi che seguono, aiutano a comprendere gli effetti dell'umidità:

• la carta arriva in tipografia in rotoli o su bancali, condizionati in cartiera con una certa quantità di umidità e imballati con materiale impermeabile per far sì che mantengano il loro grado di umidità. Non appena viene tolto l'imballo, se l'aria dell'ambiente è più secca, la carta cede umidità all'ambiente circostante e le sue cellule si deformano restringendosi; al contrario, se l'aria dell'ambiente ha una maggiore umidità, inizia ad assorbire umidità, deformandosi e aumentando il proprio volume sicché perde la forma ideale per la lavorabilità (un rotolo di carta, in mancanza della giusta percentuale di umidità relativa, può variare di dimensione di parecchi centimetri sia in larghezza sia in lunghezza.
• analoghe variazioni si presentano anche con altri materiali come ad esempio i tessuti ed i dipinti. Nei musei, nelle esposizioni dove opere d'arte come quadri, tessuti, documenti antichi, ecc. sono custodite in sale di medie e grandi dimensioni, deve essere garantito il giusto grado di umidificazione affinché i preziosi contenuti non subiscano danni anche rilevanti.

Allo scopo di usare onde ultrasoniche per l'umidificazione dell'aria, deve essere convertita l'energia elettrica in energia meccanica: questo risultato è ottenuto grazie al fenomeno della piezoelettricità.

La piezolelettricità viene sfuttata con un generatore ultrasonico o trasduttore, che trasforma la frequenza elettrica in una vibrazione meccanica ad essa proporzionale. Queste vibrazioni provocano uno spostamento dall'equilibrio delle particelle di un materiale con cui sono in contatto, così le particelle sono periodicamente mosse avanti e indietro rispetto alla loro posizione originale. Questa vibrazione è responsabile delle onde elastiche (o acustiche) che si propagano in seno ad un mezzo (le onde acustiche non possono esistere nel vuoto).
I trasduttori piezoceramici sono fissati al fondo del serbatoio dell'acqua dell'umidificatore (v. animazione a dx). Con l'eccitazione di questo trasduttore l'acqua trasporta le vibrazioni ultrasoniche allo strato limite acqua-aria. La compressione/decompressione costante della colonna d'acqua sopra il trasduttore provoca cavitazione nelle immediate vicinanze della superficie dell'acqua. Si formano onde dalle quali goccioline d'acqua molto piccole (aerosol) sono gettato via nella cresta dell'onda.

Il principio di funzionamento di umidificazione ad ultrasuoni, illustrato nell'animazione a destra, si basa sull'azione dell'oscillatore: variazioni nell'ampiezze dell'oscillatore inducono un potente martellamento nell'acqua che rilascia piccole bolle di cavitazione e genera onde superficiali sulla cui cresta implodono le bolle che proiettano nell'aria piccole gocce d'acqua (aerosol liquido). Il diametro medio delle gocce dipende dalla tensione superficiale e dalla densità del mezzo, oltre che dalla frequenza di eccitazione: maggiore è la frequenza di eccitazione, minore è il diametro medio delle gocce che è molto piccolo (~ 0,001-0,005 mm) e tale da formare una nebbia liberamente fluttuante.

(www.airwin.net/?seitenID=32 )

perché il vapore acqueo è bianco

Una superficie riflettente che assorbe parzialmente o tutte le frequenze del visibile, rifletterà meno luce rispetto ad una superficie bianca e apparirà all'osservatore come una tonalità di grigio.
Se la luce riflessa è ancòra minore, la tonalità di grigio diventerà più scura fino ad arrivare al colore nero quando tutta la radiazione luminosa sarà assorbita. Quando una superficie riflette una buona percentuale di luce (70-80%) quasi specularmente, apparirà all'osservatore in modo lucente, l'apsetto con cui si presentani le superfici metalliche. I metalli hanno la caratteristica di riflettere efficacemente la luce di qualunque frequenza in quanto il legame metallico è caratterizzato da elettroni liberi che la dissipano facilmente e la radiazione incidente può entrarenella superficie metallica solo per una frazione di una lunghezza d'onda, con assorbimento limitato o nullo.

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