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固体(こたい、Solid)は物質の状態の一つで、液体や気体と比較して、変形あるいは体積変化が非常に小さい物体である。変形が全く起こらない剛体は理想化された固体の一つである。連続体力学においては、固体は静止状態においてもせん断応力の発生する物体と捉えられる。

固体の微視的な特性は次のようなものである。

・固体を構成する原子または分子は、熱振動(格子振動)よりも強い力で結合し、密に詰まっている。

・原子や分子は相対的な位置関係が空間的に固定されている。これが固い性質の原因となる。鉱物学や結晶学的には、固体の中で独特の原子配列を持ったものが結晶構造と呼ばれる。結晶構造は三次元のユニット単位の周期的な繰り返しである。結晶の構造や対称性は、へき開や電子的、光学的な性質を決定する。

  ・十分に大きな力が加わると、これらの特徴は失われる。

・固体は熱エネルギーを持つため、原子は振動している。しかし、この動きはとても小さく、通常の状態では観測できない。しかし、熱振動が原子間の結合に打ち勝つようになると、液体、気体へと相転移していく。

固体を扱う物理学は固体物理学と呼ばれ、物性物理学の一分野である。また物質科学はそもそも、強度や相変化といった固体の性質を扱う学問であり、固体物理学と重なる部分が多い。さらに固体化学の領域もこれらの学問と重なるが、特に新しい物質の開発に重点が置かれている。

今まで知られている最も軽い固体はエアロゲルであり、そのうち最も軽いものでは密度は約1.9mg/cm3と水の密度の530分の1程度である。

◆ 関連項目

・ 結晶 - 準結晶 - ガラス - アモルファス

・ 相 - 液体 - 気体 - 蒸気

・ 相転移 - 凝固点 - 融点 - 沸点 - 臨界点 - 昇華

・ 融解熱 - 気化熱

・ 化学 - 物理学 - 物性物理 - 連続体力学 - 固体力学

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