biblio toscana

La cavitazione è un fenomeno consistente nella formazione di zone di vapore all'interno di un fluido che poi implodono producendo un rumore caratteristico. Ciò avviene a causa dell'abbassamento locale di pressione, la quale raggiunge la tensione di vapore del liquido, il quale subisce così un cambiamento di fase a gas, formando bolle (cavità) contenenti vapore. La dinamica del processo è simile a quella dell'ebollizione. La principale differenza tra cavitazione ed ebollizione è che nell'ebollizione, a causa dell'aumento di temperatura, la tensione di vapore sale fino a superare la pressione del liquido, creando quindi una bolla meccanicamente stabile, perché piena di vapore alla stessa pressione del liquido circostante; nella cavitazione, invece, è la pressione del liquido a scendere improvvisamente, mentre la temperatura e la tensione di vapore restano costanti. Per questo motivo la "bolla" da cavitazione 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 idrostatica e la bolla da cavitazione implode immediatamente. La temperatura raggiunta all'interno di una bolla di cavitazione può essere molto elevata, tale da poter generare il fenomeno della sonoluminscenza, ma per lungo tempo è risultata difficile da misurare. Delle stime spettroscopiche valutano la temperatura che può essere raggiunta come simile (se non superiore) a quella della fotosfera solare (la parte più fredda del sole).Il fenomeno può avvenire sulle eliche delle navi, nelle pompe, nelle turbine idrauliche Francis e Kaplan e nel sistema vascolare delle piante. Affinché la cavitazione possa manifestarsi, occorre un substrato che agisca da centro di nucleazione: può essere la superficie di un contenitore, impurità presenti nel liquido oppure altre irregolarità. La temperatura ha una notevole influenza sulla cavitazione, poiché altera la tensione di vapore. Se la temperatura aumenta, la maggiore tensione di vapore facilita la cavitazione. Si conviene usualmente di considerare una macchina idraulica in fase di cavitazione quando o la portata, o la prevalenza, o la potenza generata diminuiscono di più del 3% rispetto a condizioni analoghe in assenza di cavitazione.La cavitazione può essere utilizzata anche come strumento di pulizia. La sua capacità attrattiva permette una pulizia per asportazione che viene usata non solo in ambito militare, ma anche in ambito medico, con l'impiego di micro pulizie e chirurgia. Ultimamente è stata utilizzata per la pulizia di grandi superfici come quelle delle navi, soprattutto dalla marina militare statunitense. La cavitazione è stata proposta come una spiegazione dello schiocco delle articolazioni (dita, polsi, ecc.). Queste infatti sono tenute assieme da tessuti connettivi e legamenti. Tutte le articolazioni del nostro corpo sono circondate dal liquido sinoviale. Quando si piega o allunga il dito per far scrocchiare la nocca, si causa la separazione dell'articolazione, di conseguenza anche il tessuto connettivo che la circonda è tirato. Sollecitando questo rivestimento, il volume aumenta con un conseguente calo di pressione che coinvolge anche il liquido sinoviale, facendo diminuire la solubilità dei gas disciolti in esso, che quindi formano delle bolle attraverso il processo di cavitazione. Quando l'articolazione è distaccata abbastanza, la pressione si abbassa a tal punto da far collassare le bolle producendo il caratteristico suono. Ci vogliono dai 25 ai 30 minuti per far ridissolvere i gas nel fluido. Durante questo periodo le articolazioni non scrocchieranno, dopodiché la cavitazione sarà ancora possibile.