Среда, 20.09.2017, 17:48
Вы вошли как Гость | Группа "Гости"Приветствую Вас Гость | RSS

Тамбуканская грязь

357700,  г.Кисловодск, пр. Ленина,12/14,(переулок Бородинский, 5)

Каталог файлов

Главная » Файлы » Всё о грязях

Грязелечение. Глава 2. Физико-химические свойства лечебных грязей. 2.3. Структурно-механические свойства лечебной грязи
01.02.2011, 00:07

ГЛАВА 2
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЛЕЧЕБНЫХ ГРЯЗЕЙ

 2.3. Структурно-механические свойства лечебной грязи

Дисперсные системы объединяют широкий класс объектов окружающего нас мира, содержащих частицы размером от нескольких нанометров до сотен микро­метров Это системы, состоящие из двух и более фаз твердой, жидкой и газовой Непрерывная (сплошная) фаза называется дисперсионной средой, раздробленная и распределенная в этой среде фаза — дисперсной Каждая из этих фаз находится в своем равновесном состоянии и обладает определенными физическими и хими­ческими свойствами.

Переход от одной фазы к другой связан со скачкообразным, качественным изменением свойств вещества, что и определяет главную особенность дисперсных систем - их гетерогенность (в отличие от гомогенности образующих ее фаз). Физи­ческие и физико-химические процессы вблизи поверхности раздела между фазами (межфазной границы) составляют группу «поверхностных явлений». Они возни­кают как результат различия в составе и строении соприкасающихся фаз и, соот­ветственно, различия в энергии связи атомов и молекул, находящихся у поверхности раздела фаз и в их объеме. Из-за этого вблизи межфазной границы существует ненасыщенное (некомпенсированное) поле межатомных, молекулярных сил, на­зываемых поверхностными силами (Дерягин Б. В. и соавт., 1985)

Динамическое состояние дисперсных систем отражает относительное движе­ние и взаимодействие частиц дисперсных фаз, которые зависят от воздействия на систему (Урьев Н. Б., 1988).

Лечебные грязи относятся к особому классу текучих сред, которые называют­ся вязкопластичными жидкостями (ВПЖ). На прочность структуры лечебной гря­зи влияет не только ее состав, температура, плотность и влажность, но и интенсив­ность механического или иного внешнего воздействия, наносимого на пелоид пе­ред или в период проведения лечения.

Связь между величиной приложенной силы и интенсивностью вызванного ею движения жидкости характеризует коэффициент динамической вязкости М Па'С. Если М не зависит от условий движения жидкости и определяется только ее составом и температурой, то такая жидкость называется ньютоновской. К ньютоновским жидкостям относятся вода, озерная рапа, существенно разбавленные гря­зевые растворы.

Течение вязкопластичных жидкостей, в том числе лечебных грязей, подчи­няется иным законам. Вязкопластичные жидкости структурированы. Последнее характеризуется величинами предельных значений касательного и нормального напряжений, при превышении которых структура разрушается и либо начинает­ся течение ВПЖ в направлении действия силы, либо происходит отрыв слоя ве­щества от стенок вмещающего его аппарата, либо нарушается сцепление между частицами самой жидкости. Такими характеристиками являются соответствен­но начальное сопротивление сдвигу Го, пластическая вязкость Мр, адгезия жид­кости G и ее когезия К, индекс нелинейности п для пелоидов, относящихся к нелинейным вязкопластическим средам. Каждая из этих величин измеряется в паскалях (Па). Их называют реологическими параметрами, или структурно-механическими характеристиками ВПЖ (Ушаков В Г., 1989; Ушаков В. Г. и Лу­конина О. В., 1995)

Динамическое состояние коллоидной системы грязи универсально и порождает­ся непрерывным хаотическим движением частиц в жидкой или газовой средах. Это движение частиц, названное по имени впервые описавшего его в 1827 г. Роберта Броуна, есть результат множества ударов по частицам молекул дисперсионной среды.

По существу, все основные свойства коллоидных систем проявляются на фоне их участия в броуновском движении. Такие важные свойства, как агрегативная устойчивость (устойчивость к коагуляции частиц) и седиментационная устойчи­вость (устойчивость к их осаждению), определяются конкуренцией между притя­жением частиц под действием молекулярных сил и их участием в тепловом броуновском движении. Иными словами, пока энергия взаимодействия в контак­тах между частицами Е остается меньше энергии броуновского движения частиц, универсальное динамическое состояние таких систем: 1 изотропно 0, то есть рав­новероятно по объему системы — система агрегативно и седиментационно устой­чива (Урьев Н. Б , 1980)

От коллоидного комплекса зависит пластичность грязей, обеспечивающая влагоемкость, а значит, и тепловые свойства грязи. Пластичность грязи определя­ет ее способность легко намазываться на тело и хорошо на нем удерживаться На­чальное сопротивление сдвигу является нормирующим параметром, по которому судят о пригодности пелоида к использованию в лечебных целях. Оно определяется величиной сопротивления сдвигу при минимальной силе, которая обусловливает первое нарушение структуры грязи, и выражается в единицах дин/см2. Для опреде­ления начального сопротивления сдвигу Го лечебных грязей используют пластомеры. Определение производят с помощью специальной пластинки, погружаемой в грязь, и нагрузки, которая приводит к началу ее движения. Считается, что конди­ционными по этому параметру являются лечебные грязи при Го = 150-200 Па, то есть от 1500 до 2500 дин/см2. При меньших значениях Го грязь стекает с тела боль­ного, при больших - резко возрастают потери энергии на механизированную до­ставку лечебной грязи по трубам на медицинские кушетки бальнеолечебницы. Торфяная грязь обладает меньшей пластичностью, чем иловая.

Реологический параметр Го иногда называют статическим начальным сопро­тивлением сдвигу, подчеркивая тем самым, что только при Г > Го появляется воз­можность стронуть покоящуюся лечебную грязь, то есть перевести ее из статического (неподвижного) состояния в динамическое (подвижное) состояние. При Г < Го ле­чебная грязь ведет себя как твердое тело, частицы которого не перемещаются ни относи­тельно друг друга, ни относительно той поверхности, с которой оно соприкасается.

Нагрев пелоида от 20 до 50° С или не влияет, или приводит к снижению Го. Чаще всего это снижение очень невелико (месторождения оз. Чокрак, лимана Куяльник) Однако для некоторых пелоидов влияние температурного фактора очень существенно.

Нагрев сопочных грязей булгапакской, грязей Таганрогского залива, сакской от 20 до 50° С снижает Го в два раза. Нагрев снижает начальное сопротивление сдвигу торфов на заметную величину - 30—60 Па.

Пластическая вязкость

Лечебные грязи, занимающие по дисперсности промежуточное положение между коллоидными системами (d < 1 мкм), с одной стороны, и действительно грубодисперсными (d >100 мкм) - с другой, можно назвать микрогетерогенными. В этом случае частицы под действием молекулярных сил объединяются в пространственные структуры, которые удерживают частицы в поле действия сил, соизмеримых с силой тяжести. Энергия связи каждой из частиц с соседними в структурной сетке превышает величину КвТ (где Кв - постояннная Больцмана, Т - абсолютная температура) в десятки и даже сотни раз, а в силу относительно большего размера такие частицы вообще не могут участвовать в тепловом броу­новском движении. Наличие структуры приводит к чрезвычайно резкому росту прочности и вязкости.

Пластическая вязкость Мр лечебных грязей зависит, как и начальное сопротив­ление сдвигу Го, главным образом, от их влажности (для торфов) или от плотности (для иловых и сопочных грязей). Влияние температуры проявляется в меньшей степени.

Вязкостные свойства линейновязких (бингамовских) сред однозначно харак­теризуются их пластической вязкостью Мр. При изменении плотности иловых и сопочных лечебных грязей в том же направлении изменяется и их пластическая вязкость. Мр растет при увеличении и снижается при уменьшении плотности пелоида.

Пластическая вязкость лечебных торфов изменяется в направлении, противо­положном изменению их влажности.

На текучесть грязей влияет не только величина сдвиговых деформаций, характеризуемая скоростью сдвига, но и продолжительность перемешивания пелоида. Текучесть грязи реализуется в виде чередующихся, скользящих друг отно­сительно друга областей-слоев, сильно уплотняющихся и упрочняющихся по мере роста Е (Е - относительная деформация), и наоборот, разуплотняющихся и поэто­му маловязких жидкотекучих зон. Процесс седиментации также отличается чере­дованием зон повышенной и пониженной плотности и соответственно прочности и вязкости формирующихся в их объеме структур (Урьев Н. Б., 2000). Для изуче­ния текучести различных материалов используют вискозиметры.

К числу факторов, влияющих на реологические свойства пелоидов, отно­сится и многократность их применения. Текучесть лечебных грязей, относящих­ся к бингамовским средам, зависит от двух параметров — Го и Мр. Опыты, проведенные В. Г. Ушаковым (1989), показали, что пластическая вязкость све­жей регенерированной грязи, использованной два, четыре и шесть раз, практи­чески одинакова и от температуры не зависит. Начальное же сопротивление сдвигу после вторичного использования значительно падает в 1,5-3 раза в зависимос­ти от плотности и температуры пелоида.

Липкость

Липкость G, или адгезионное давление, представляет собой силу сцепления двух разнородных тел, и в частности лечебной грязи, с кожным покровом человека. В этом качестве липкость является важным бальнеотехническим параметром, ха­рактеризующим одно из условий удержания грязевой аппликации на поверхности тела больного. Численно липкость задается минимальным значением силы, действу­ющей по нормали к поверхности соприкосновения, которая достаточна для отрыва грязевой аппликации от этой поверхности в расчете на единицу площади; поэтому липкость измеряется в н/м2 или в Па. Что же касается ее обозначения G, то оно обязано начальной букве латинского слова Glutinositas — липкость.

Липкость можно отнести к реостатическим параметрам, так как ее чис­ленное значение позволяет определить условия неотрыва грязевой аппликации, то есть условия пребывания слоя пелоида в неподвижном, статическом состоя­нии. Липкость зависит от многих факторов. Она неодинакова для пелоидов разных месторождений, а для конкретной лечебной грязи зависит от ее плотно­сти или влажности, температуры, состояния поверхности тела и продолжитель­ности контакта.

Липкость иловой лечебной грязи с увеличением плотности возрастает. При­рост липкости при увеличении плотности на 0,1 г/см3 составляет 50-200 Па. Еще большее влияние оказывает состав грязи. Стабильное значение силы сцепления пелоида с поверхностью твердого тела устанавливается не сразу с момента на­ступления контакта, а после 1,5—2-минутного промежутка времени, в течение ко­торого наблюдается резкое увеличение липкости. Нагрев иловых грязей от 20 до 45° С снижает их липкость в 1,5 раза. Липкость пелоидов повышенной плотности в результате перемешивания может значительно понизиться, и это следует иметь в виду при подготовке грязевых процедур.

Когезия

Сила взаимодействия между молекулами, как известно, зависит от расстоя­ния, на котором они находятся друг от друга (Болдырев А. И., 1974). Силой меж­молекулярного взаимодействия (так называемые силы когезии) можно объяснить некоторые физические характеристики лечебной грязи.

Когезия К характеризует силу сцепления частиц вещества. Поэтому когезию можно рассматривать как частный случай адгезии, ибо здесь роль и адгезива и субстрата играет одна и та же среда - лечебная грязь. Численно когезия равна силе, направленной изнутри объема ВПЖ по нормали к ее наружной поверхности, приложение которой приводит к нарушению монолитности ВПЖ из-за отрыва ее отдельных слоев или частиц от основного массива.

Удельная теплоемкость

Удельная теплоемкость - количество тепла, необходимое для нагревания 1 г гря­зи на 1°С. Теплоемкость иловых грязей 0,50-0,55 ккал/г -°С.

 

 

Категория: Всё о грязях | Добавил: Евгений
Просмотров: 1997 | Загрузок: 0
Корзина
Ваша корзина пуста
Контакты
357700, г.Кисловодск, пр. Ленина,12/14,(переулок Бородинский, 5) Тел. 8(87937)9-46-85; Тел.сот. 8-962-421-96-09; E-mail: tambukan.ru@mail.ru
Вход на сайт
Поиск
Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0