雪の結晶

質問

以前、天文学の方で『気温と温度の条件でどんな結晶が出来るかが決まっているのは分かり、代表的な角柱状、板状は温度により決まり、樹枝状、扇状は水蒸気の量で決まるまでは調べられたんですが、どうしてそのようになるかが分かりません。』というような質問をしました。そこに回答して下さった方が、それは結晶学の相転移であり、その説明をしてくださって、これは物理のカテじゃないかという事も教えていただきました。そして、自分なりに調べてみたんですが、相転移は温度または圧力に依存して変化する現象だと分かったんですが、やはり専門的な言葉が多くよく分かりませんでした・・。なので、どうして温度と圧力で結晶の形が変化するのか、飽和水蒸気はどのように絡んでくるかもよく分からないので、回答お願いします☆

回答No.1

noname#21220 · ベストアンサー

物理カテの問題ではあると思いますが、話がかなり
専門的なようなので、ほとんど定性的な説明をさせてもらいます。

結晶が作られるのも、結晶が壊れるのも、理由があります。物理的にはその方が安定だということです。

一般的に、系は自由エネルギーが小さくするような
構造をとろうとします。その温度、その圧力では
角柱状の構造の自由エネルギーが小さいし、
また別の温度、圧力では板状の自由エネルギーのほうが小さいので、結晶はそちらの構造を取ろうとする
と考えていいでしょう。
また、温度をめちゃめちゃに上げていくと、結晶が
崩れて水になりますが、その温度、圧力の下では
液体になったほうが自由エネルギーが小さいから
溶けようとするのです。水蒸気の量についても、
どれだけ大気中に水蒸気が含まれるているかで自由エネルギーは変わるので、その水蒸気量の元では、
樹枝状の結晶構造の自由エネルギーが小さいから
その構造を取るといえます。

お礼

お礼大変遅くなってしまってすいません☆回答ありがとうございました！