液体・固形物

液体と固体は、自然界に存在する物質の3つの主要な相のうちの2つです。宇宙ではプラズマ状態が一般的で、特に燃えるような星や惑星に多く見られますが、地球上で私たちが扱わなければならないのは、固体、液体、気体です。固体と液体は、異なる性質を持つ2つの物質の状態です。一般的には、位相の放棄として登場します。液体は流れる性質があり、固体は固いので一定の形と体積を保つことができます。今回は、固体と液体の違いについて、より詳しくご紹介します。

すべての物質は、電子、陽子、中性子からなる分子と原子で構成されています。つまり、固体か液体かを選ぶ要素は何もないのですが、物質が固体か液体かを決めるのは、これらの成分がどのようにパッケージングされ、どのように振る舞うかということなのです。これらの違いは肉眼では見えませんが、固体と液体の違いは、その粒子を顕微鏡で見て初めてわかるのです。

固体の中の粒子（＝分子）は規則正しい形で密集しており、動く余地がほとんどない。一般に、振動しかできず、ある場所から別の場所へ自由に移動することはできない。一方、液体中の分子は密に詰まっているが、規則的なパターンを持っていない。これらの分子は振動するだけでなく、分子間の引力が固体分子より弱いため、しばしばある場所から別の場所へ移動することができる。

分子の挙動により、固体は一定の形と体積を保ち、液体は体積を保ちながらも、入れた容器と同じ形になる。固体は分子間の隙間が小さいので、非圧縮性である。一方、この分子間の空間は固体よりも大きいので、液体は若干圧縮されやすい。硬く充填された分子は、液体の特徴である固体の流動を許さない。液体にもこのような特殊な濡れ性があり、触ると手に水分を感じることができます。

加熱と加圧により、固体を液体に変化させることができる。固体が液体になったり、逆に液体が固体になったりする最も良い例は、水である。氷は熱を加えると溶けて水（液体）になりますが、温度を下げると簡単に固体（氷）になることができます。