基礎與物質的狀態

固體

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一把木椅,無論你把它放在地上、翻倒,還是抱著它穿過房間,它都保持著自己的形狀。它不會晃蕩,也不會攤開,它始終是一把椅子。這種頑固地守住自身形狀的本事,正是固體的根本特徵。

在固體裡,原子被彼此間的力鎖在幾乎固定的位置上,所以每個原子只是在自己的「老窩」附近輕微抖動,而不會跑開。由於原子們無法輕易彼此滑過,整個物體便抵抗被壓扁或被重塑,這正是我們感覺到的「硬」。許多固體裡,原子排成整齊重複的圖案,稱為晶體;而在另一些固體(比如玻璃)裡,原子則被凍結在一片雜亂之中。

這之所以重要,是因為固體正是我們用來建造一切的材料——金屬、石頭、塑料、矽晶片——恰恰因為它們能守住形狀、承受載荷。一個常見的誤解是以為「固體」意味著完全靜止:其實原子始終因熱而抖動,而正是這種永不停歇的微小運動,在你把它加熱到足夠程度時,最終會讓固體熔化。

橋樑裡的一根鋼梁,幾十年裡承載著來往車輛而形狀不變,因為它的鐵原子被鎖進了剛硬的晶體——它們在原地振動,卻從不更換鄰居。

鋼樑能保持形狀,因為它的原子各守其位。

並非所有固體都是晶體:玻璃是貨真價實的固體,但它的原子是無序的,所以物理學家有時把它叫作非晶固體,甚至「凍住的液體」。

又稱
solid state固态固態