ของแข็ง

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
กลศาสตร์ภาวะต่อเนื่อง
BernoullisLawDerivationDiagram.svg
สมการนาเวียร์-สโตกส์
จัดการ: แม่แบบ  พูดคุย  แก้ไข
การจัดเรียงตัวของอนุภาคองค์ประกอบของของแข็ง

ของแข็ง (อังกฤษ: solid) เป็น สถานะ ของ สสาร ซึ่งมีลักษณะเฉพาะ ที่สามารถทนและต้านทานต่อการเสียรูปทรง และการเปลี่ยนแปลงในปริมาตรของตัวมันเอง มีการจัดเรียงตัวของอนุภาคองค์ประกอบใกล้ชิดกัน แรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคมีค่ามาก อนุภาคของแข็งจึงเคลื่อนที่ไม่ได้ แต่จะสั่นไปมาได้เล็กน้อย เนื่องจากมีช่องว่างระหว่างโมเลกุลน้อยมาก ของแข็งจึงไหลไม่ได้เหมือนของเหลว และอัดไม่ได้เหมือนแก๊ส

เมื่อพิจารณาของแข็งตามรูปผลึก สามารถแบ่งประเภทของของแข็งได้เป็น 2 ชนิด ดังนี้

  • ของแข็งที่ไม่มีรูปร่างผลึก (amorphous solids) เช่น แก้ว ยาง พลาสติก เป็นต้น ของแข็งประเภทนี้จะมีจุดหลอมเหลวที่ไม่ชัดเจนเนื่องจากแรงดึงดูดระหว่างอนุภาคจะแตกต่างกันไปในแต่ละโมเลกุล
  • ของแข็งที่มีรูปร่างผลึก (crystalline solids) ของแข็งส่วนใหญ่จะมีลักษณะเป็นผลึก มีการจัดเรียง มีรูปทรงเรขาคณิตที่แน่นอน หลายแบบ ผลึกมีการจัดเรียงตัวที่เป็นระเบียบ จึงทำให้มีจุดหลอมเหลวที่ชัดเจน ของแข็งกลุ่มนี้มีปรากฏการณ์สองอย่างได้แก่
    • ภาวะหลายรูปแบบ (polymorphism) เป็นปรากฏการณ์ที่สารชนิดเดียวกัน สามารถมีรูปผลึกได้หลายรูปแบบ เช่น คาร์บอน (C) สามารถมีรูปผลึกเป็นได้ทั้ง แกร์ไฟต์ และ เพชร
    • ภาวะรูปแบบเดียว (isomorphism) เป็นปรากฏการณ์ที่สารต่างชนิดกัน แต่มีรูปผลึกเป็นแบบเดียวกัน

ของแข็งมีคุณสมบัติในระดับจุลภาคดังนี้

  • อะตอม หรือ โมเลกุล ที่ประกอบกันเป็นของแข็งจะอัดกันแน่น
  • องค์ประกอบของธาตุเหล่านี้จะมี ตำแหน่ง อยู่กับที่ (space) และยึดเกาะซึ่งกันและกันทำให้ของแข็งมีความแข็ง
  • ถ้ามีแรงที่พอเพียงมากระทำคุณสมบัติเหล่านี้ของมันจะถูกทำลาย และเป็นเหตุให้มันเสียรูปทรงอย่างถาวร
  • เนื่องจากของแข็งบางชนิดมี พลังงานความร้อน (thermal energy) อะตอมของมันจึงมีการสั่นไหว แต่อย่างไรก็ดีการเคลื่อนไหวนี้ก็เกิดขึ้นเล็กน้อยและเร็วมากจนกระทั่งไม่สามารถสังเกตได้ด้วยวิธีธรรมดา

สาขาวิชา ฟิสิกส์ ที่เกี่ยวข้องกับของแข็งมีดังนี้

แอโรเจล

ของแข็งที่มีความหนาแน่นน้อยที่สุดในโลกคือ ซิลิกานาโนโฟม (silica nanofoam) มีความหนาแน่นประมาณ 1 มิลลิกรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร ซึ่งน้อยกว่าความหนาแน่นของอากาศ เป็นผลิตภัณฑ์ของแอโรเจล (aerogel) ที่ดูดอากาศออก

สมบัติของของแข็ง[แก้]

อนุภาคของของแข็งมีพลังงานจลน์น้อยมาก แต่ก็ยังสั่นได้ เนื่องจากอนุภาคของของแข็งอยู่ชิดกันมากกว่าของเหลว และแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคของของแข็งมีมากกว่าแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคของของเหลว ของแข็งจึงมีรูปร่างแน่นอน ไม่เปลี่ยนแปลงไปตามภาชนะที่บรรจุ ไม่สามารถไหลได้ในภาวะปกติ มีปริมาตรคงที่ที่อุณหภูมิและความดันคงที่ มีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดของสารสูงกว่า สารที่อยู่ในสถานะของเหลวและแก๊ส ของแข็งบางชนิดระเหิดได้ เช่น แนพทาลีน โดยเกิดที่ผิวหน้าของของแข็ง

ดูเพิ่ม[แก้]