Номер 3, страница 108, часть 1 - гдз по физике 8 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 2. Изменения агрегатного состояния вещества. Параграф 26. Лабораторные и исследовательские работы. Темы исследовательских и проектных работ - номер 3, страница 108.

Условие.

• Процессы кристаллизации в природе.

Решение.

Кристаллизация — это процесс фазового перехода вещества из жидкого, газообразного состояния или раствора в твёрдое кристаллическое состояние с образованием упорядоченной структуры — кристаллической решётки. Этот фундаментальный физический процесс широко распространён в природе и играет ключевую роль в формировании множества природных объектов, от атмосферных явлений до геологических структур и биологических тканей.

Кристаллизация воды в атмосфере и на поверхности

Одним из самых наглядных примеров кристаллизации в природе является образование снежинок и инея. Этот процесс, называемый десублимацией, происходит, когда водяной пар в атмосфере при отрицательных температурах переходит напрямую в твёрдое состояние, минуя жидкую фазу. Молекулы воды, соединяясь вокруг центров кристаллизации (мельчайших частиц пыли, пыльцы), образуют ледяные кристаллы. Из-за особенностей строения молекулы воды кристаллическая решётка льда имеет гексагональную (шестиугольную) симметрию, что и определяет характерную шестилучевую форму снежинок. При этом узор каждой снежинки уникален. Аналогично образуется иней на охлажденных поверхностях. Другой распространённый процесс — замерзание воды в реках, озерах и лужах, представляет собой кристаллизацию из жидкой фазы, приводящую к образованию сплошного ледяного покрова.

Ответ: Кристаллизация воды в природе является причиной таких явлений, как образование снега, инея и льда, происходящих в результате фазового перехода воды из газообразного или жидкого состояния в твёрдое.

Геологические процессы кристаллизации

В геологии кристаллизация является основополагающим процессом формирования минералов и горных пород. Существует несколько основных путей:

• Магматическая кристаллизация: При остывании магмы в глубине земной коры или лавы на её поверхности происходит кристаллизация силикатных расплавов. Скорость остывания определяет размер кристаллов: медленное остывание способствует росту крупных кристаллов и формированию полнокристаллических пород, таких как гранит. Быстрое остывание приводит к образованию мелкокристаллических пород (например, базальта) или даже аморфного вулканического стекла (обсидиана), где кристаллизация не успевает произойти.
• Кристаллизация из водных растворов: Множество минералов образуется путем осаждения из перенасыщенных водных растворов. Например, при испарении воды в соленых озерах или мелководных морских заливах кристаллизуются галит (каменная соль) и гипс. В пещерах из капающей воды, насыщенной бикарбонатом кальция, происходит кристаллизация кальцита, формируя сталактиты и сталагмиты.
• Метаморфическая кристаллизация: Под действием высоких температур и давления в недрах Земли минералы в существующих породах могут перекристаллизовываться. Атомы перестраиваются, образуя новые, более стабильные в данных условиях минералы и новую структуру породы. Так, например, известняк перекристаллизовывается в мрамор.

Драгоценные камни, такие как алмазы (кристаллическая форма углерода), изумруды и рубины, также являются результатом кристаллизации в экстремальных условиях высоких температур и давлений в недрах Земли.

Ответ: Геологические процессы кристаллизации из расплавов и растворов, а также перекристаллизация под давлением, лежат в основе формирования всего многообразия минералов, горных пород и драгоценных камней на Земле.

Кристаллизация в биологических системах (Биоминерализация)

Процессы направленной кристаллизации активно используются живыми организмами для создания твёрдых структур. Этот процесс называется биоминерализацией. Например, скелеты позвоночных, включая кости и зубы человека, состоят в основном из мельчайших кристаллов гидроксиапатита (фосфата кальция), погруженных в органический матрикс, что обеспечивает им прочность и твёрдость. Моллюски (например, устрицы и улитки), а также кораллы строят свои раковины и скелеты из кристаллов карбоната кальция в форме кальцита или арагонита. Некоторые микроорганизмы, например, диатомовые водоросли, создают ажурные панцири из аморфного кремнезёма, который затем может кристаллизоваться. Однако кристаллизация в организме может носить и патологический характер, например, при образовании камней в почках (оксалаты, ураты) или желчном пузыре.

Ответ: В живых организмах контролируемая кристаллизация (биоминерализация) является ключевым процессом для формирования жизненно важных твердых структур, таких как кости, зубы и раковины.