Твердые тела и их свойства

Твердое вещество используется человеком с давних пор. Это основной материал, из которого создаются орудия труда и различные приспособления, использующиеся в нашей жизни. На заре человеческой истории человек мог использовать лишь механические свойства этих тел. В наши дни используются также электрические, магнитные, тепловые и другие свойства твердого вещества. Благодаря широкому использованию твердых тел человечество накопило большой эмпирический материал об их свойствах, который лег с основу теории твердого тела, созданной в классической науке.

Твердые вещества– это тела, отличающиеся постоянством формы и объема.

Твердые тела могут существовать в двух состояниях – кристаллическом и аморфном. Кристаллы характеризуются так называемым дальним порядком расположения атомов, который выражается в строгой повторяемости во всех направлениях одного и того же структурного элемента на протяжении сотен и тысяч периодов кристаллической решетки. Кристаллическое состояние является устойчивым состоянием всех твердых тел. Существуют монокристаллы – тела, имеющие форму правильных многогранников. Но большинство твердых тел являются поликристаллами, имеющими мелкокристаллическую структуру и состоящими из большого числа сросшихся, мелких, хаотично расположенных кристаллических зерен.

В аморфных телах дальний порядок отсутствует (согласованность расположения частиц соблюдается лишь на малых расстояниях), поэтому аморфные тела можно рассматривать как жидкости с очень большой вязкостью. В аморфном состоянии могут находиться обычное стекло, сера, глицерин, а также многие полимеры, состоящие из большого числа повторяющихся групп атомов. Аморфные вещества при определенных условиях переходят в твердое состояние.

Твердые тела обладают механическими свойствами, которые проявляются в ответ на внешние механические воздействия -сжатие, растяжение, изгиб, удар и т.д. В зависимости от внутреннего строения, наличия дефектов, специфики обработки твердые тела могут быть хрупкими или пластичными.

С точки зрения электрических свойств все твердые тела делятся на металлы, полупроводники и диэлектрики.

По магнитным свойствам выделяют диамагнетики (вода, соль, золото), парамагнетики (алюминий, литий, калий), ферромагнетики (железо) и антиферромагнетики (некоторые редкоземельные элементы).

При повышении температуры твердые тела увеличивают свои линейные размеры и объем – это так называемое тепловое расширение твердых тел. Сильное нагревание может привести к переходу вещества в жидкую (плавление) или газообразную (сублимация, возгонка) фазу.

Твердые тела способны деформироваться при изменении температуры или внешнем силовом воздействии. После прекращения воздействия деформация может исчезнуть (упругая деформация) или остаться (остаточная деформация).