Festkörper

In der Physik bezeichnetder Begriff Festkörper Materie im festen Aggregatzustand. Dies ist ein Spezialfall der kondensierten Materie. Die Physik der der festen Körper unterscheidet sich aufgrund der gegenseitigen Wechselwirkung der Bausteine der Materie erheblich von der freier Teilchen. Besonderes Kennzeichen von Festkörpern ist die Beständigkeit der Ordnung (amorph oder kristallin) ihrer Bausteine.

Makroskopische, kristalline Körper

Festkörper haben im technischen Sprachgebrauch eine gewisse Mindest-Ausdehnung, die aber nicht scharf definiert ist. Sie sind demnach makroskopische Körper - im Gegensatz zu mikroskopischen Körpern. Zum Beispiel gilt im Regelfall ein Makromolekül für sich allein noch nicht als Festkörper.

Man unterscheidet zwischen amorphen (im kleinsten "gestaltlosen") und kristallinen Festkörpern. Die Festkörperphysik beschäftigt sich vorwiegend mit den Eigenschaften kristalliner Festkörper. Darunter wird - wie in der Geologie - ein feines Gefüge verstanden, wie es beispielsweise beim Marmor am Funkeln kleinster Körner erkennbar ist. Das Wort kristallin bedeutet quasi Miniaturkristalle.

Im Gegensatz zu Gesteinen ist jedoch dieses Gefüge bei den meisten in Festkörper- oder Geophysik, Industrie und Technik betrachteten oder verwendeten Festkörpern viel feiner und selbst im Mikroskop bei stärkster Vergrößerung kaum erkennbar. Eine Ausnahme davon sind beispielsweise die Weis'schen Bezirke von Metallen, die auch für den Ferromagnetismus verantwortlich sind.

Eigenschaften von Festkörpern

Deformierbarkeit

Anders als bei Flüssigkeiten und Gasen sind die Teilchen im festen Aggregatzustand nur mimimal gegenseitig verschiebbar - entsprechend ihrer kristallartigen Feinstruktur. Im kleinsten sind solche Deformationen nur schwer modellierbar, doch über Millionen oder Trillionen von Teilchen folgen sie klaren Gesetzen, die jeder Technik- oder Physikstudent im ersten Jahr zu lernen hat. Sie haben mit der Elastizität und ihren Moduln zu tun, sowie mit der Form und Dimension der zu deformierenden Körper.

Ein idealisierter Festkörper, der in der klassischen Mechanik verwendet wird, ist der starre Körper. Er unterliegt keinerlei Verformungen, kommt aber in der wirklichen Natur nicht vor. Der "normale" Festkörper hingegen hat meistens sogar in jeder Richtung eine unterschiedliche Verformbarkeit. Dies behandelt zum Beispiel die Festkörperphysik und die Theorie von Materiewellen (Wasser- und seismische Wellen, Erdbeben usw.)

Andere Eigenschaften

Weitere typische Attribute von Festkörpern sind ihre Leitfähigkeit für Wärme oder elektrischen Strom. Diese beiden Eigenschaften sind meist relativ eng gekoppelt.

Siehe auch

Aggregat, Klassische Mechanik, Sir Isaac Newton, Starrer Körper