Твердые тела - агрегатное состояние веществ, которые характеризуются постоянством формы и объема
, причем тепловые движения частиц являются хаотичными колебаниями относительно положений равновесия. Для твердых тел характерны значительные силы межмолекулярного взаимодействия, для них наблюдается так называемый дальний порядок в расположении частиц, т.е. их упорядоченное расположение, распространяющийся на большие расстояния.
Твердые тела, имеющие упорядоченное расположение частиц (атомов, молекул, ионов), периодически повторяется по всему объему, называют кристаллическими телами (кристаллами). Структуру, для которой характерно регулярное расположение частиц с периодической повторяемостью в трех измерениях, называют кристаллической решеткой. Средние равновесные положения, у которых частицы совершают колебания, называют узлами кристаллической решетки.
Кристаллические тела делят на две группы: монокристаллы и поликристаллы. Монокристаллы - твердые тела, частицы которых образуют единую кристаллическую решетку. Внешняя форма монокристаллов одного вида может быть разной, но углы между соответственными гранями постоянны - закон постоянства углов, сформулированный Н.В. Ломоносовым. Монокристаллами есть большинство минералов. Крупные природные монокристаллы встречаются редко (например, лед, соль, исландский шпат). Многие монокристаллов выращивают искусственно. Характерной особенностью монокристаллов является анизотропия - зависимость физических свойств - упругих, механических, тепловых, электрических, магнитных, оптических - от направления. Это объясняется тем, что плотность расположения частиц кристаллической решетки в разных направлениях неодинакова, что и приводит к различию свойств кристаллов вдоль этих направлений.
Твердые тела имеют мелкокристаллическую структуру, т.е. состоят из множества беспорядочно ориентированных кристаллических зерен (например, горные породы, металлы, сплавы), называют поликристаллов. В поликристаллах анизотропия наблюдается только для отдельных мелких кристаллов, но их различная ориентация приводит к тому, что свойства поликристалла по всем направлениям в среднем одинаковы.
Для аморфных твердых тел, как и для жидкостей, характерный ближний порядок в расположении частиц, у них в отличие от жидкостей подвижность частиц достаточно мала. Физические свойства аморфных тел одинаковы по всем направлениям (наблюдается изотропии свойств). Особенностью аморфных тел является отсутствие в них определенной точки плавления, то невозможно указать определенную температуру, выше которой можно было бы констатировать жидкое состояние, а ниже - твердый. Известно, что в аморфных телах со временем может наблюдаться процесс кристаллизации, например в стекле появляются кристаллы, оно, теряя пластичность, начинает мутнеть и превращается в поликристаллическое тело.
Большое распространение получили полимеры - органические аморфные тела, молекулы которых состоят из большого числа одинаковых длинных молекулярных цепочек, соединенных химическими (валентными) связями.
Полимерам присущи прочность и эластичность, некоторые полимеры выдерживают растяжение, что в 5-10 раз превышает их первоначальную длину. Это объясняется тем, что длинные молекулярные цепочки могут при деформации или сворачиваться в плотные клубки, или вытягиваться в прямые линии.
Эластичность полимеров проявляется только в определенном интервале температур, ниже которого они становятся твердыми и хрупкими, а выше - пластичными. К полимеров относятся как природные (например, крахмал, белок, каучук, клетчатка), так и искусственные (например, пластмасса, резина, капрон) вещества.