Твердое те́ло — агрегатное состояние вещества, отличающееся от других (жидкости, газа, плазмы) стабильностью формы и характером теплового движения атомов, которые совершают малые колебания вокруг положений равновесия. Различают кристаллические и аморфные твердые тела. В кристаллах существует пространственная периодичность в расположении равновесных положений атомов. В аморфных твердых телах атомы колеблются около хаотически расположенных точек. Устойчивым состоянием твердых тел является кристаллическое.
Согласно законам классической физики, применимым к большинству твердых тел, наинизшему энергетическому состоянию системы атомных частиц (атомов, ионов, молекул) соответствует периодическое расположение одинаковых групп частиц, то есть кристаллическая структура. Поэтому с термодинамической точки зрения аморфное состояние не является равновесным и с течением времени должно закристаллизоваться. Однако в обычных условиях это время может быть столь велико, что неравновесность не проявляется и аморфное тело практически устойчиво. Между кристаллическим твердым телом и жидкостью есть качественное различие — наличие у кристалла и отсутствие у жидкости дальнего порядка в расположении атомов. Между аморфным твердым телом и жидкостью различие только количественное: аморфное твердое тело можно рассматривать как жидкость с очень большой вязкостью, которую часто можно считать бесконечно большой.
Различают твердые тела с ионной, ковалентной, металлической типами связи между атомами, что обусловливает разнообразие их физических свойств. Электрические свойства твердых тел определяются характером движения внешних электронов его атомов. По электрическим свойствам твердые тела делятся на диэлектрики, полупроводники и металлы, по магнитным — на диамагнетики, парамагнетики, тела с упорядоченной магнитной структурой. Исследованиями свойств твердых тел занимается физика твердого тела.
- Пайерлс Р. Квантовая теория твердых тел. М., 1956.
- Каганов М. И., Френкель В. Я. Век истории физики твердого тела. М., 1981.