固体を研究する材料科学という学問があることをご存知ですか？この物質の状態である固体は、形状や体積の変化に抵抗することが知られている状態の 1 つです。液体や気体とは異なり、その粒子は互いに閉じていて秩序があるため、形状を持ちます。この記事では、以下の問題のこの段階について詳しく説明します。
固体とは何ですか?
固体は、材料の粒子が堅固で強い結合で結合している物質の状態として定義されます。この特殊性により、この物質の状態は粒子間の凝集力のおかげで明確に定義された構造を持ち、それが形状、固体性、剛性を与えていると言えます。また、外力に対する抵抗力が大きく、硬度もあります。
固体にはいくつかの種類があり、取り得る形状に応じて分類されます。たとえば、塩の結晶は、イオン結合によって結合されたナトリウムイオンと塩素イオンで構成されています。金属では、電子はさまざまな種類の結合で共有され、ダイヤモンドでは、強度は共有結合によって提供されます。
固体の特徴
固体物体に加えられる一定の圧力に応じて、変形に対するより大きな抵抗が発生する可能性があります。この例としては、密度が変化する可能性がある結晶構造に関連したものがあります。その他のハイライトは次のように要約されます。
- 剛性: 剛性とは、要素が外力に抵抗し、変形することなく接合部を維持する能力です。この特性を持つ固体は変形しません。
- 明確な形状を持つ: すべての固体は明確な形状を持ち、特定の外部圧力下を除いて、液体または気体の状態のように流動しません。
- 脆弱性:これは固体のもう 1 つの特性であり、力が加わるとさまざまな断片に分裂することができます。つまり、固体は脆いのです。
- 硬度:硬度は、摩耗、引っかき傷、切断、またはあらゆる種類の貫通による材料の変化に対する耐性を指します。ダイヤモンドは非常に硬い固体です。
- 弾性:これは、変形を引き起こす力が消えると、圧縮後に物体がそのサイズを回復する必要がある特性です。
- 延性と展性: 固体が壊れずに成形または形状変更できる特性を指します。一例は銅であり、これを引き伸ばしてワイヤ、ワイヤ、またはプレートを形成することができます。
固体は、粒子間の凝集を破壊するために熱が加えられる融解などのプロセスにより、形状が変化することがあります。昇華の場合、元素は温度と圧力を操作することによって固体から気体に変化しますが、液相を通過しないという事実によって区別されます。
最も一般的な用途と用途
固体は、自然界で最も一般的な物質の状態の 1 つです。私たちの周りにあるほとんどの物体はこの段階にあるため、問題なく手に持つことができます。最も注目すべき例、使用法、および応用例は次のとおりです。
- 水銀を除くすべての金属は固体です。実際、室温では、原子間の金属結合の作用により、固体と硬度が維持されます。
- 氷は水の固体形態の 1 つで、凝固点に達して結晶化します。鍋の中で物質を冷却したり、食品を保存したりするために使用されます。
- 固体要素の別の例は、セメント、砂利、水の混合物で湿った状態で使用されるコンクリートです。乾燥すると非常に強い構造を形成するため、建設分野で使用されます。
- 当然のことながら、すべての脊椎動物に存在するカルシウム石灰化の一形態である骨を挙げることができます。
要約すると、固体は、その硬さ、剛性、高密度によって特徴付けられる物質の状態の一部です。これらはさまざまな産業用途で使用されており、物質の最も一般的な相の 1 つを構成します。さまざまなタイプがあり、それらに応じて、多かれ少なかれ壊れやすい場合があります。