Στερεό

Στην Φυσική, στερεό ονομάζεται η κατάσταση της ύλης στην οποία αυτή αποτελείται από μόρια που βρίσκονται σε σταθερές, συνεχείς χωρικά, και επαναλαμβανόμενες συμμετρικές θέσεις που καθορίζονται αποκλειστικά από την επίδραση των ηλεκτρομαγνητικών δυνάμεων που αναπτύσσονται μεταξύ τους, με δεδομένες τις εξωτερικές συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας. Μακροσκοπικά, τα στερεά έχουν και διατηρούν αφ' εαυτού καθορισμένο σχήμα και όγκο. Μικροσκοπικά, ένα στερεό διατηρεί τις πλεγματικές θέσεις των μορίων του μεταξύ τους και αυτά δε γλιστρούν. Το στερεό αποτελεί μία από τις τέσσερις καταστάσεις της ύλης, με τις άλλες τρεις να είναι το υγρό, το αέριο και το πλάσμα, ενώ υπάρχουν και καταστάσεις της ύλης που αυτή είναι υπερσυμπυκνωμένη και δεν υφίστανται πλέον μόρια, όπως σε έναν αστέρα νετρονίων ή μία μελανή οπή, όπου και πάλι δεν μιλάμε για στερεά κατάσταση της ύλης.

Σήμερα η Φυσική Στερεάς Κατάστασης αποδίδεται πιο σωστά ως Φυσική Συμπυκνωμένης Ύλης, καθώς υπάρχουν περιπτώσεις που τα όρια της φάσης της ύλης είναι ασαφή. Ένα παράδειγμα είναι ο υγρός κρύσταλλος (υγρό με κρυσταλλική συμμετρία) και αντίθετα του το γυαλί που είναι άμορφο στερεό, καθώς δεν εμφανίζει κρυσταλλικότητα (περιοδικότητα κρυσταλλικού πλέγματος), τα μόριά του γλιστρούν πολύ αργά ψάχνοντας τις θέσεις ελάχιστης ενέργειας, όμως διατηρεί το σχήμα του όπως κάθε στερεό.

Τα σωματίδια που συγκροτούν κάθε μορφή της ύλης (άτομα, μόρια, ιόντα) και εν προκειμένω των περισσοτέρων στερεών ουσιών βρίσκονται σε πολύ πυκνή διάταξη δημιουργώντας γεωμετρικά σχήματα, όπως τα στοιβαγμένα φρούτα σε μανάβικο ή τα δομικά υλικά μπροστά σε μια οικοδομή. Αυτή η συγκράτηση και ταυτόχρονα ισορροπία στις θέσεις τους προέρχεται από ισχυρές ελκτικές δυνάμεις, που εξισορροπούν τις απωστικές δυνάμεις μεταξύ των πρωτονίων των ατόμων. Τα σωματίδια δε αυτά μπορούν να εκτελούν μικρές ταλαντώσεις χωρίς όμως ωστόσο να ξεφεύγουν από τη θέση της ισορροπίας τους. Έτσι το «στερεό» διατηρεί, στις ίδιες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας, σταθερό σχήμα, αμετάβλητο, και σταθερό όγκο.

Επειδή όμως οι ταλαντώσεις των μορίων γύρω από τη θέση ισορροπίας τους δεν είναι συμμετρικές, εμφανίζεται το φαινόμενο της διαστολής όταν αυξάνεται η θερμοκρασία, και της συστολής όταν μειώνεται. Τα στερεά μετατρέπονται σε υγρά με την τήξη και σπανιότερα σε αέρια με την εξάχνωση.

Η έννοια 'στερεό' εμπεριέχει την έννοια του σταθερού σχήματος. Έτσι, χρησιμοποιείται στη γεωμετρία (γεωμετρικό στερεό) για να περιγράψει καθορισμένα τρισδιάστατα σχήματα και στη φυσική (μηχανικό στερεό) για να περιγράψει τη μηχανική σωμάτων με στερεό σχήμα. Σε κανονικές συνθήκες το σχήμα ενός στερεού δε μεταβάλλεται. Αν όμως ασκηθούν κατάλληλες δυνάμεις, τότε ένα στερεό μπορεί να αλλάξει σχήμα, δηλαδή να παραμορφωθεί, ή να σπάσει.