СДАМ ГИА: РЕШУ ОГЭ
Образовательный портал для подготовки к экзаменам
Физика
физика
сайты - меню - вход - новости


Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Задание 20 № 287

Вулканы

Известно, что по мере спус­ка в недра Земли тем­пе­ра­ту­ра постепенно повышается. Это об­сто­я­тель­ство и сам факт из­вер­же­ния вулканами жид­кой лавы не­воль­но наталкивали на мысль, что на опре­де­лен­ных глубинах ве­ще­ство земного шара на­хо­дит­ся в рас­плав­лен­ном состоянии. Од­на­ко на самом деле всё не так просто. Од­но­вре­мен­но с по­вы­ше­ни­ем температуры растёт дав­ле­ние в зем­ных глубинах. А ведь чем боль­ше давление, тем выше тем­пе­ра­ту­ра плавления (см. рисунок).

Согласно со­вре­мен­ным представлениям боль­шая часть зем­ных недр со­хра­ня­ет твёрдое состояние. Од­на­ко вещество асте­но­сфе­ры (оболочка Земли от 100 км до 300 км в глубину) на­хо­дит­ся в почти рас­плав­лен­ном состоянии. Так на­зы­ва­ют твёрдое состояние, ко­то­рое легко пе­ре­хо­дит в жид­кое (расплавленное) при не­боль­шом повышении тем­пе­ра­ту­ры (процесс 1) или по­ни­же­нии давления (процесс 2).

Источником пер­вич­ных расплавов магмы яв­ля­ет­ся астеносфера. Если в каком-то рай­о­не снижается дав­ле­ние (например, при сме­ще­нии участков литосферы), то твёрдое ве­ще­ство астеносферы тот­час превращается в жидкий

расплав, т.е. в магму.

Но какие фи­зи­че­ские причины при­во­дят в дей­ствие механизм из­вер­же­ния вулкана?

В магме на­ря­ду с па­ра­ми воды со­дер­жат­ся различные газы (углекислый газ, хло­ри­стый и фто­ри­стый водород, ок­си­ды серы, метан и другие). Кон­цен­тра­ция растворённых газов со­от­вет­ству­ет внешнему давлению. В фи­зи­ке известен закон Генри: кон­цен­тра­ция газа, растворённого в жидкости, про­пор­ци­о­наль­на его дав­ле­нию над жидкостью. Те­перь представим, что дав­ле­ние на глу­би­не уменьшилось. Газы, растворённые в магме, пе­ре­хо­дят в га­зо­об­раз­ное состояние. Магма уве­ли­чи­ва­ет­ся в объеме, вспе­ни­ва­ет­ся и на­чи­на­ет подниматься вверх. По мере подъёма магмы дав­ле­ние падает ещё больше, по­это­му процесс вы­де­ле­ния газов усиливается, что, в свою очередь, при­во­дит к уско­ре­нию подъёма.

 

В каких аг­ре­гат­ных со­сто­я­ни­ях на­хо­дит­ся ве­ще­ство асте­но­сфе­ры в об­ла­стях I и II на диа­грам­ме (см. рисунок)?

 

1) I — в жидком, II — в твердом

2) I — в твердом, II — в жидком

3) I — в жидком, II — в жидком

4) I — в твердом, II — в твердом


Вулканы

Известно, что по мере спуска в недра Земли температура постепенно повышается. Это обстоятельство и сам факт извержения вулканами жидкой лавы невольно наталкивали на мысль, что на определенных глубинах вещество земного шара находится в расплавленном состоянии. Однако на самом деле все не так просто. Одновременно с повышением температуры растет давление в земных глубинах. А ведь чем больше давление, тем выше температура плавления (см. рисунок).

Согласно современным представлениям большая часть земных недр сохраняет твердое состояние. Однако вещество астеносферы (оболочка Земли от 100 км до 300 км в глубину) находится в почти расплавленном состоянии. Так называют твердое состояние, которое легко переходит в жидкое (расплавленное) при небольшом повышении температуры (процесс 1) или понижении давления (процесс 2).

Источником первичных расплавов магмы является астеносфера. Если в каком-то районе снижается давление (например, при смещении участков литосферы), то твердое вещество астеносферы тотчас превращается в жидкий расплав, то есть в магму.

Но какие физические причины приводят в действие механизм извержения вулкана?

В магме наряду с парами воды содержатся различные газы (углекислый газ, хлористый и фтористый водород, оксиды серы, метан и другие). Концентрация растворенных газов соответствует внешнему давлению. В физике известен закон Генри: концентрация газа, растворенного в жидкости, пропорциональна его давлению над жидкостью. Теперь представим, что давление на глубине уменьшилось. Газы, растворенные в магме, переходят в газообразное состояние. Магма увеличивается в объеме, вспенивается и начинает подниматься вверх. По мере подъема магмы давление падает еще больше, поэтому процесс выделения газов усиливается, что, в свою очередь, приводит к ускорению подъема.

Решение.

На ри­сун­ке об­ласть под кри­вой плав­ле­ния со­от­вет­ству­ет жид­ко­му со­сто­я­нию вещества, а об­ласть над кри­вой — твёрдому. Следовательно, в об­ла­стях I (над кривой) ве­ще­ство астеносферы на­хо­дит­ся в твёрдом состоянии, а в об­ла­сти II (под кривой) — в жидком.

 

Правильный ответ ука­зан под но­ме­ром 2.

Раздел кодификатора ФИПИ: 2.1 Молекула. Агрегатные состояния вещества.