Размер и рост кристаллов

[it12345]

почему такой большой разброс максимальных размеров кристаллов разных минералов?

Мне кажется, главным фактором, определяющим размер кристалла, является отношение скорости роста кристалла и скорости гомогенного зародышеобразования.
Кристалл не может расти в гордом одиночестве. Из раствора/расплава обязательно будут выпадать другие кристаллики, с которыми
он будет вынужден конкурировать. Обе эти скорости растут по мере увеличения пересышения/переохлаждения, но по разному закону.

В чём заключается предел роста

1. На максимальный размер кристалла накладывает ограничение сила тяготения. При достаточно большом размере они будут разрушаться под собственной тяжестью. Если кристалл перенести в невесомость, то и там, возможно, будут ограничения в виде

2. гомогенного кристаллобразования. В переохлаждённом/пересыщенном расплаве/растворе будут образовываться новые зародыши кристаллов, которые будут в том числе осаждаться на основной кристалл и конкурировать с ним. Даже если основной кристалл будет в этой конкуренции побеждать и заращивать мелкие кристаллики, это будет вести к

3. возникновению внутреннего напряжения, которое в итоге может расколоть кристалл.
Кроме того, вроде бы известные механизмы роста реального кристалла всегда ведут к возникновению внутренних напряжений.

Таким образом, лёд начнёт расти при нуле градусов, потому что отвод тепла не означает понижения температуры.

Рассмотрим поверхность кристалла льда при 0 С.
Атомы около поверхности ничего не знают про отвод тепла. Они знают только про температуру. При 0 С атомы должны присоединяться к кристаллу или отсоединяться от него? Кристалл должен расплавляться или расти? Ответ - ни то, ни другое. Чтобы кристалл рос, нужна температура на поверхности кристалла ниже 0 С.

[golodny]

Сообщение от it12345

Рассмотрим поверхность кристалла льда при 0 С.
Атомы около поверхности ничего не знают про отвод тепла. Они знают только про температуру. При 0 С атомы должны присоединяться к кристаллу или отсоединяться от него? Кристалл должен расплавляться или расти? Ответ - ни то, ни другое. Чтобы кристалл рос, нужна температура на поверхности кристалла ниже 0 С.

(1) В рассуждении содержится логический передёрг, касающийся понятия температуры в двухфазной системе вода-лёд (равновесный процесс) и температуры на (у) поверхности кристалла льда (неравновесный процесс).
(2) Также чую смешение различных подходов к образованию вещества. Например, термодинамического, статистического и ещё каких-то, видимо, привнесённых из онтогении.
Если знать (а) свободные энергии Гиббса для веществ и частиц, переносящих атомы веществ, и (б) скорости реакций (либо располагать экспериментальными данными о не критичности лимитирующей стадии для достижения равновесия), то все эти онтогенисткие рассуждения о том, чего атом около поверхности знал, а что не знал, окажутся бесконечно малыми и несущественными для определения условий образования месторождений (т.е. для геологии).
(3) Обезличенное цитирование — это что: форма политкорректности или некорректность?

[golodny]

Если по аналогии рассмотреть двухфазную систему вода-пар при 100°С, к которой подводится тепло то, по-твоему, для роста газовой фазы нужно, чтобы температура повысилась выше ста, иначе как молекулы воды узнают, что им пора улетать? Другими словами, ты считаешь, что увеличивая нагрев (больше открывая газ) кастрюли с водой при кипении ты увеличиваешь температуру в кастрюле?

[it12345]

Сообщение от golodny

Если по аналогии рассмотреть двухфазную систему вода-пар при 100°С, к которой подводится тепло то, по-твоему, для роста газовой фазы нужно, чтобы температура повысилась выше ста, иначе как молекулы воды узнают, что им пора улетать? Другими словами, ты считаешь, что увеличивая нагрев (больше открывая газ) кастрюли с водой при кипении ты увеличиваешь температуру в кастрюле?

Если крышка кастрюли открыта, то молекулы воды и при 0 С знают, что им нужно улетать - потому что концентрация молекул воды вне кастрюли меньше, чем концентрация молекул воды внутри кастрюли. Если крышка кастрюли закрыта, то внутри кастрюли образуется насыщенный пар, давление которого соответствует данной температуре. Если у нас есть равновесие, например, при 100 С, и мы хотим это равновесие нарушить, чтобы количество жидкости в кастрюле стало уменьшаться, мы должны нагреть поверхность жидкости чуть более 100 С, а если мы хотим, чтобы количество жидкости в кастрюле стало увеличиваться, то температура поверхности жидкости должна стать чуть менее 100 С.

[The best geologist]

It's a boy, isn't it?

[golodny]

Сообщение от it12345

Если у нас есть равновесие, например, при 100 С, и мы хотим это равновесие нарушить, чтобы количество жидкости в кастрюле стало уменьшаться, мы должны нагреть поверхность жидкости чуть более 100 С, а если мы хотим, чтобы количество жидкости в кастрюле стало увеличиваться, то температура поверхности жидкости должна стать чуть менее 100 С.

По-моему, данное утверждение опять нарушает логику: в начале у нас есть равновесие по числу фаз, а в конце его уже нет.
Количество жидкости и так (при 100°С и подводе тепла) будет уменьшаться — вода-то ведь выкипает. При этом увеличение подводимого при кипении тепла просто ускорит выкипание, а не повысит температуру воды в кастрюле. Это видно, если взглянуть на фазовую диаграмму воды.

Кроме того, в объяснении отсутствует системный подход: одни молекулы знают про концентрации, другие про давление, их знания почему-то зависят от крышки, а потом ты ещё что-нибудь из рукава достанешь, как фокусник.

[it12345]

При этом увеличение подводимого при кипении тепла просто ускорит выкипание, а не повысит температуру воды в кастрюле

Вообще-то я про это нигде не читал, но из общих соображений вроде бы должно немного повысить, во всяком случае, кажется, это должно быть так при плавлении/кристаллизации. Т.е. при кристаллизации температура поверхности кристаллизации должна быть чуть ниже температуры плавления. Это называется переохлаждением. Зависимость скорости роста кристалла от величины переохлаждения - это базовое представление для любого исследования по росту кристаллов.
Наверное, при плавлении кристалла температура его поверхности должна быть чуть выше температуры плавления.

Температура поверхности кристаллизации определяет среднюю кинетическую энергию молекул, находящихся вблизи этой поверхности.
А какое свойство молекул определяет теплоотвод?

В школе действительно маленьких обманывают.
Отдельно говорят, что лёд тает при 0 С, и отдельно - что лёд образуется при 0 С. Поэтому, по-моему, ещё Перельман задавал детям задачку: имеется сосуд со льдом и водой при 0 С, тепло не отводится и не подводится. Что будет происходить со льдом?
Ответ: ничего.

Можно также применить и термодинамический подход.
Изменение энергии Гиббса в процессе равно dG=dH-T*dS, где dH - изменение энтальпии, dS - изменение энтропии, T - температура.
При кристаллизации всегда выделяется тепло и dH<0. При кристаллизации упорядоченность растёт, поэтому dS<0.
Таким образом, возможен ли процесс (т.е. dG<0) - определяется температурой.
При температуре ниже Tпл для кристаллизации dG<0, а для плавления - dG>0.
При температуре выше Tпл - наоборот: для кристаллизации dG>0, а для плавления - dG<0.
И, наконец, при T=Tпл dG=0 для обоих процесов. Т.е. при температуре плавления (она же - температура кристаллизации) термодинамически невозможно ни плавление, ни кристаллизация.

[golodny]

Мне твой анализ дифференциальных формул трудно понять, но чую — он неверный.
Например, из утверждения:

Сообщение от it12345

возможен ли процесс (т.е. dG<0)

и

Сообщение от it12345

а для плавления - dG>0

следует, что плавление — это не процесс.
Утверждение

Сообщение от it12345

Т.е. при температуре плавления (она же - температура кристаллизации) термодинамически невозможно ни плавление, ни кристаллизация.

на мой взгляд, тоже неверное — идут оба процесса: и плавления и кристаллизации.

Это нагляднее видно на картинке, приведённой выше, чем в формулах. Если вести речь о плавлении-кристаллизации, то наша точка лежит на отрезке ОВ (причём это не точка О, потому что в О ещё и пар есть, а мы говорим лишь о плавлении-кристаллизации). Конкретное положение точки задаётся фиксированием одной из независимых переменных: температуры или давления (вторая при этом зависимая). Например, зафиксировал ты давление на уровне 1 атмосферы — получишь равновесную температуру сосуществования льда и воды в 0°С. И пока у тебя есть две фазы — будешь сидеть на отрезке ОВ, хоть ты лопни. А от того, что ты будешь эту смесь нагревать (подводить тепло) или охлаждать (отводить тепло) температура не поменяется, просто лёд будет таять или расти, соответственно.

Сообщение от it12345

Отдельно говорят, что лёд тает при 0 С, и отдельно - что лёд образуется при 0 С. Поэтому, по-моему, ещё Перельман задавал детям задачку: имеется сосуд со льдом и водой при 0 С, тепло не отводится и не подводится. Что будет происходить со льдом?
Ответ: ничего.

В этом нет противоречия и это согласуется с фазовой диаграммой воды. Подводишь тепло — лёд тает, отводишь — намерзает. Ни подводишь, ни отводишь — ничего не происходит, в том смысле, что сколько льда растаяло, столько его и намёрзло.

Сообщение от it12345

должно немного

Слово “немного” предлагаю в равновесном процессе не применять — оно неконкретное: мы же не о гуманитарной науке рассуждаем. Это онтогенисты его используют, чтобы голову заморочить.

[it12345]

В приведённой мной формуле под d я имел в виду не дифференциал, а дельту (разность).

Если верить википедии, то плавление - всё-таки процесс.

Переохлаждение при росте кристалла из расплава обычно составляет доли градуса.

На микроскопическом уровне идут оба процесса - и плавление, и кристаллизация, некоторые молекулы встраиваются в кристаллическую решётку, некоторые - покидают её. Но при температуре плавления скорость этих процессов одинакова.

[golodny]

Сообщение от it12345

Но при температуре плавления скорость этих процессов одинакова.

Нет, опять не так.
Скорость этих процессов одинакова при равновесии, а не при температуре плавления. А при температуре плавления и отводе тепла лёд будет намерзать, а при подводе тепла — таять.

[IdupoZemle]

Подскажите пожалуйста,как определить натуральный янтарь.