Aine
ehitus. Aineosakese tase
Juba
väga
ammu on inimesed otsinud maailma algaineid. Arvati, et kõik
maailmas on tekkinud veest ja muutub jälle
veeks , et maailma
algaineteks on neil elementi:
maa,
vesi, tuli ja õhk.
Atomistid .
Ligikaudu
2500
aastat tagasi tekkis
Vana-Kreekas
õpetlaste koolkond,
keda hakati kutsuma atomistideks. Atomistid arvasid, et
maailm
koosneb arvutust hulgast nähtamatutest, jagamatutest ja
üliväikestest osakestest .
Nad nimetasid neid osakesi
“aatomiteks”,
mis kreeka keeles tähendab jagamatut. “
Aatomid ” on kuju, suuruse
ja massi poolest väga mitmekesised: neid on krobelisi, siledaid,
ümmargusi, kandilisi, mõned on konksukestega. “Aatomid”
liiguvad tühjuses, põrkuvad omavahel kokku, haakuvad üksteisega,
lähevad lahku. “Aatomite” kombinatsioonidest moodustub kogu
looduse
mitmekesisus .
Ligikaudu
samal ajal tekkis rida teisi õpetlaste
koolkondi , kes eitas
aineosakeste olemasolu.
Alles
17.-18. sajandil muutusid atomismi ideed valitsevaks.
Aine koosneb osakestest
Kehad
koosnevad ainetest
või ainete segudest. Ained koosnevad omakorda osakestest,
kas aatomitest, molekulidest või ioonidest. Aatomeid, ioone ja
lihtainete molekule pole nende väiksuse tõttu näha ei palja
silmaga ega valgusmikroskoobiga. Hapniku, lämmastiku, süsihappegaasi
ja paljude teiste gaasiliste ainete molekulide läbimõõt on
ligikaudu .
Osakesed liiguvad pidevalt, mõjutavad üksteist vastastikku.
Kuidas
määrati aineosakese läbimõõt?
20.
sajandi alguseks oli teada, et aine
koosneb osakestest,
kuid senini polnud määratud aineosakese suurust. Prantsuse teadlane Robert Reyleigh
korraldas katse molekuli läbimõõdu hindamiseks.
Suurele veeloigule kukub tilgake õli. Õli valgub veepinnal laiali, kuid ei
kata kogu loiku õliga. Õlikiht on nii õhuke, et seda mõõta pole
võimalik. Teades aga veele langenud õlitiga ruumala (V)
ja õlilaigu pindala (S),
saab arvutada õlikihi paksuse
(l).
Katse sai lugeda õnnestunuks,
kui õlikiht vee peal on ühe molekuli paksune ehk monomolekulaarne.
Sel juhul on õlikihi paksus võrdne molekuli läbimõõduga.
Molekulide
läbimõõt.
Vesiniku
aatom 0,12 nm (nanomeeter)
Vesiniku molekul (H2)
0,25.
Lämmastiku
molekul (N2)
0,32 nm.
Hapniku
molekul (O2)
0,30 nm.
Vee
molekul (H2O)
0,30 nm.
Valgu
molekul üle 400 μm.
Võrdlemiseks
õhus heljuvate osakeste mõõtmeid.
Tolmuosake
0,1-0,001 mm.
Veepiisk
udus 0,01-0,001 mm.
Aineosakeste
vahel on vaba ruum
Mõnede
vedelike segamisel ilmneb, et segu ruumala on väiksem komponentide
ruumalast. Seda nimetatakse kontraktsiooninähtuseks.
Kontraktsiooninähtus ilmneb etanooli (piirituse) ja vee segamisel.
Kui segada 50 ml etanooli ja 50 ml vett, siis saadud segu ruumala on
94 ml. Segu ruumala on väiksem komponentide ruumalast.
Ruumala
vähenemist segunemisel seletatakse sellega, et molekulide
vahel on tühi ruum.
Erinevate ainete molekulide vahel on tühi ruum ka erineva
suurusega. Nii nagu
jämeda liiva ja peene liiva segunemisel väheneb ruumala liivaterade
vahel olevate tühimike arvel, nii väheneb ka vee molekulide (H2O)
ja etanooli (CH3CH2OH)
molekulide vahel oleva tühja ruumi arvel ainete segunemisel ruumala.
Ülesanded
Hinnake järgmistest andmetest vee molekuli läbimõõtu. Vee molekulmass on 18 g/mol. Avogadro arv on .
Hinnake sarnaselt ülesandega 1 vesiniku molekuli läbimõõtu.
Määrake veetilga ruumala.
1 tilk õli (0,05 cm3) valgus vee peale laiali ja moodustas 50 m2 suuruse õlilaigu. Kui suur on keskmiselt õli osakese läbimõõt. Eeldada, et molekul on kerakujuline. Õli moodustab vee peal monomolekulaarse kihi.
Hinnake mitu vee molekuli on udupiisas.
Veeauru kondenseerumisel lisandub tolmuosakesele (kondensatsioonitsentrile) igas sekundis tuhat vee molekuli. Kui kaua kestab udupiisa moodustumine?
Millise trükitud kirja kirjamärgi läbimõõt oleks sama suur kui vee molekuli miljoni (106) kordne suurendus? Kui suur oleks sama suurenduse korral oleks juuksekarv? Kui pikk oleks inimene?
Aineosakesed mõjutavad üksteist
Aineosakesed
tõmbuvad
omavahel, aga ka tõukuvad.
Samaaegselt esineb nii tõmbe-
kui tõukejõud.
Kui
keha pole kokku surutud või välja venitatud, siis asuvad
aineosakesed püsiva
tasakaalu asendis.
Osakeste kaugus
teineteisest on
selline, kus osakeste tõmbejõud ja tõukejõud on võrdsed
ja vastassuunalised.
Võrdsed ja vastassuunalised jõud on tasakaalus, mis tähendab
summaarse jõu
puudumist. Kui
kehale mõjuvad võrdsed ja vastassuunalised jõud, siis see on
samaväärne jõu
puudumisega. Seega
tavaolekus aine korral osakeste vahel jõud puudub.
Aineosakeste
sellist kaugust, kus tõmbejõud ja tõukejõud on tasakaalus
nimetatakse osakese mõjuraadiuseks.
Mõjuraadiusest lähtuvalt kujutatakse ehk modelleeritakse
aineosakest kerana. Lihtainete mõjuraadiuse suurusjärk on 10-10
m.
Keha
venitamisel osakesed
eemalduvad
teineteisest. Nii tõmbejõud kui ka tõukejõud väheneb. Tõukejõud
aga väheneb rohkem kui tõmbejõud. Tõmbejõud on tõukejõust
suurem ja nende summa väljendub
osakeste tõmbumises.
Aineosakeste
eemaldumisel muutub tõukejõud tühiselt väikeseks ja valdavaks
saab tõmbejõud.
Aineosakeste
resultantjõu väljendiks on ka termin aineosakeste side.
Aineosakeste
eemaldumisel side nõrgeneb. Osakeste eemaldumisel nii kaugele, et
tõmbejõud muutub nulliks, katkeb
side.
Keha
kokkusurumisel
osakesed lähenevad teineteisele. Nii tõmbejõud kui ka tõukejõud
suurenevad. Tõukejõud aga suureneb rohkem kui tõmbejõud.
Ülekaalus saab olema
tõukejõud.
Tõukejõudude tõttu on kehad raskesti
kokkusurutavad.
Katse.
Suruge kaks taskupeeglit teineteise vastu ja tõmmake siis eemale.
Jõud, mis peeglite eemaldamist takistab on peegli pinnas asuvate ja
kokkupuutuvate aineosakeste summaarne tõmbejõud.
Eri ainete vahel esinev
jõud on adhesioonijõud
Ülesanded
Miks
kokkusurutud peeglite korral on tunda kohesioonijõud, aga
kokkusurutud paberilehtede vahel pole?
Painutage joonlauda. Joonistage painutatud joonlaud külgvaates. Näidake joonisel millises joonlaua osas on aineosakesed püsiva tasakaalu olekus, millises eemaldatud olekus, millises kokkusurutud olekus? Kas püsiva tasakaalu olek asub joonlaua keskel või on keskkohast nihutatud?
Võib võtta kaks pliipulka, puhastada nende üks ots pliioksiidist ja puhtad pinnad suruda tugevasti teineteise vastu. Pliipulgad jäävad kokku. Miks jäävad pliipulgad kokku?
Aineosakesed liiguvad korrapäratult
Browni liikumine.
1827.
a. vaatles inglise botaanik Robert Brown vees paiknevaid
karukolla eoseid
läbi mikroskoobi ja märkas, et eosed justkui värisevad
vees. Tähelepanelikul vaatlemisel selgus, et eos liigub kord
vasakule, siis paremale, kord üles, kord alla, eos muudab üha oma
liikumise suunda. Liikumine
oli korrapäratu.
Veel oli omapärane see, et liikumine ei
lakanud, vaid kestis pidevalt.
Seda kummalist nähtust hakati nimetama Browni
liikumiseks.
B Karukold .
rowni liikumist uuris
katseliselt prantsuse teadlane Perrin.
Ta vaatles Browni osakese liikumist mikroskoobis. Perrin fikseeris
Browni osakese asukohad iga
30 sekundi järel.
Seejärel ühendas
ta need asukohad
sirglõikudega,
kuigi ka selles ajavahemikus oli osakese liikumine korrapäratu.
Perrini joonised
annavad kujuka pildi liikumise korrapäratuses ja need tuuakse ära
enamikus aineosakeste liikumist käsitlevas õpikus.
Browni
liikumise teoreetilise
käsitluse töötasid välja 1905–06.
aastatel A. Einstein koos M. Smoluchowski ja said töö eest 1911. aastal Nobeli preemia.
Browni
liikumine on vedelikus või gaasis heljuvate disperssete ainekübemete (hästi
peenestatud pulber vedelikes , suitsukübemed õhus) kaootiline
liikumine.
Ainekübemete läbimõõt on mõni mikromeeter (10-6
m).
Browni
osakese liikumise
intensiivsus
(erksus) suureneb
keskkonna temperatuuri
tõusmisel.
Browni
osakese liikumise intensiivsus sõltub:
- keskkonna temperatuurist
- osakese suurusest
- keskkonna viskoossusest
Märkus.
Kuna sõna intensiivsus
omab füüsikas teistsugust tähendust kui kõnekeeles, siis kasutame
kõnekeelse sõna intensiivsus
asemel sünonüümi erksus.
Browni
osakese liikumise erksus ei sõltu kübeme ja keskkonna keemilisest
koostisest ega välistingimustest
(rappumine valgustatus jm).
Perrini joonised.
Aineosakese
korrapäratu ehk kaootiline liikumine.
Browni
liikumine ei ole
aineosakeste korrapäratu liikumine, vaid
selle kaudu
tõestatakse kaudselt , et
aineosakesed liiguvad korrapäratult.
Browni
liikumise
põhjustavad
keskkonna aineosakeste juhuslikud põrked vastu Browni osakest.
Browni osakeste väiksuse tõttu on aineosakeste põrgete arv
suhteliselt väike. Kord on ülekaalus põrked ühelt, kord teiselt poolt. Aineosakeste põrked on absoluutselt elastsed.
Mida
väiksem on aineosake ,
seda väiksem on tõenäosus, et erinevatest suundadest põrkuvate
aineosakeste mõju tasakaalustub.
Mida
suurem on Browni osake,
seda rohkem aineosakeste põrkeid tasakaalustub ja seda vähem
loiumalt liigub aineosake.
Väike
Browni osake liigub erksamalt, vilkamalt kui suur Browni osake.
Aineosakeste
liikumise iseloom täpsustub edaspidi.
Browni
osakese liikumise erksus sõltub keskkonna temperatuurist. Mida
kõrgem on temperatuur, seda erksamini liigub Browni osake.
Mis
mõjutab liikumist?
Võib oletada, et temperatuuri suurenemisega kaasnevad aineosakeste
tugevamad löögid vastu Browni osakest.
Joonisel
on kujutatud eelmise sarnase joonise olukorda, kuid lööke on
kujutatud kaks korda tugevamalt. Mida
tugevamad on löögid, seda suurema kiirusega Browni osake eemale
liigub. Selles
väljendubki osakese liikumise erksus.
Löögi
tugevus sõltub aineosakese massist ja kiirusest.
Aineosakese mass aga on muutumatu. (Antud jaotises me ei käsitle
aine muundumist.) Järelikult temperatuuri
suurenemine peaks olema seotud aineosakeste liikumise kiirusega.
Aineosakeste
kiirused
Mõõdeti
1920 a.
saksa füüsiku Otto
Sterni poolt.
Millist võtet kasutati aineosakeste kiiruste mõõtmiseks vt
jaotisest “Coriolisi
jõud”.
Sterni
katsest selgus, et gaasilise aine osakesed liiguvad kõikvõimalike kiirustega.
Mõned osakesed liiguvad kiirusega alla 100 m/s, mõned üle 1000
m/s. Ühe ja sama
aineosakese kiirus muutub igal põrkel teise osakesega.
Õhus
on molekule, mille kiirus ei ületa auto kiirust, kuid on molekule,
mille kiirus on suurem püssikuuli kiirusest.
Kui
meil oleks võimalus näha aineosakeste liikumist, siis märkaksime
kohutavat segadust ,
kaost. Aineosakesed
sagivad täiesti
korrapäratult.
Füüsikutel on õnnestunud selles korrapäratuses siiski leida
korrapära ehk
statistilised seadused. Termin
statistiline
tähendab seda, et mõtte kaotab ühe aineosakese liikumise
kirjeldamine. Osakesi peab olema tohutu palju, öeldakse osakeste ansambel .
Me oleme harjunud mõttega, et ansambel on bänd või rühm lauljaid,
kuid antud teksti tähenduses on ansambel tervikkogu. Aineosakeste
ansambel koosneb miljarditest osakestest.
Kuidas
kaosest saab kord
Peame
siirduma esialgu fantaasiamaailma. Olgu meil ruum kus õhk on
normaaltingimustel.
Normaaltemperatuuriks
loetakse 0 ºC
Normaalrõhuks
loetakse 101,3 kPa (760 mmHg).
Võtame
ruumi ühest osast õhku
ja eraldame sellest hapniku.
Olgu meil hapnikku
normaaltingimustel 1
cm3.
Oletame, et õnnestub määrata kõikide aineosakeste kiirus
gaasis teatud ajahetkel.
Leidugu osake, mille kiirus on vaid 10
cm/s. Mikromaailma mõistes see osake praktiliselt seisab paigal. Leidugu ka osake,
millest suurema kiirusega ei liigu antud ansambli ükski osake –
10 km/s.
Kuna ansamblis on osakesi tohutu palju (2,7 · 1019
aineosakest), siis on ka andmetabel tohutult pikk. Arvuti, kuhu need
andmed mahuksid peaks olema määratult suure mälumahuga.
Esindatud on kõikvõimalikud kiirused vahemikus 10
cm/s kuni 10 km/s.
Nüüd
antakse arvutile kaks käsku:
1.
“Loe ära kõik osakesed, mille kiirus on võrdne või väiksem kui
100 m/s.”
2.
“Leia mitu protsenti need osakesed tervikust moodustavad.”
Arvutihuvilised
võiksid hinnata mitme inimpõlve jooksul arvuti sellega hakkama
saab, aga meie fantaasiamaailmas pole ju piire. Kui saime hakkama
2,7 · 1019 aineosakese kiiruse määramisega,
siis saab arvuti hakkama ka aineosakeste sorteerimisega kiiruste
järgi ja protsentide arvutamisega.
Selgub ,
et kiiruse vahemikus
0–100 m/s liigub ansambli osakestest 3%.
Edasi
anname arvutile käsu teha samasugused arvutused kiiruste vahemiku
jaoks, kus kiirus on suurem kui 100
m/s kuni 200 m/s.
Selgub,
et sellises kiiruste
vahemikus liigub 8%
osakestest.
Nii jaotab arvuti kõik osakesed teatud kiiruste vahemikku. Edasi antakse
arvutile korraldus koostada andmete põhjal tulpdiagramm .
Kui
arvuti on ülesandega valmis saanud,
siis võime anda meie fantastiliselt suure arvutusvõimega arvutile
ülesanded:
1.
”Tee eelnevaga sarnane loendamine ja arvutamine ära kitsas kiiruste vahemikus näiteks vahemikus, mille laius on 1 m/s.”
2.
“Tulpdiagrammi koostamisel joonista vaid tulpi kujutavate
riskülikute ülemised servad .”
Saadud
kõver on küll veidi sakiline, kuid selle sakilisus paistab üksnes
üsna suure suumimise korral.
Kujundi
alune pindala vastavates ühikutes on võrdne antud ansambli osakeste
arvuga ehk 100% osakesi.
Selle graafiku alune
pindala vastab ansambli kõikidele osakestele.
Joonisel on kujutatud parempoolne osa avatuna, mis tähendab, et osakeste kiirus suuremate kiiruste osas pole piiratud.
Soovime teada, mitu protsenti osakestest liigub kiiruste vahemikus üle
400 m/s
kuni 401 m/s, siis
tõmbame vastavate
kiiruste juurest
vertikaaljooned
kõverani ja mõõdame
ära joonte
ning kõvera
allajääva pindala.
Tegelikult taandub pindala leidmine joonisel kujutatud ristküliku
pindala arvutamisele.
Vahemikku
400–401 m/s
kuulub 0,2%
kogu osakestest. Selle
kohta öeldakse:
kiirusega 400 m/s liigub 0,2% osakesi.
Üle
poole osakestest paikneb kiiruste vahemikus 300–60
m/s.
0 Vaadeldavuse huvides on ristkülik joonistatud kümme korda laiem, vahemiku 400–410 m/s jaoks.
,9% osakesest
liigub suurema kiirusega kui 900
m/s.
Kõige
rohkem osakesi
paikneb vahemikus laiusega 1
m/s graafiku
maksimumi
juures. Temperatuuril 0 ºC oleva hapniku kiiruste jaotuvuse
graafiku maksimum asub 337 m/s juures. Vahemikus paikneb 0,22%
osakesi. Seda kiirust nimetatakse
tõenäolisemaks kiiruseks.
Selline
seaduspärasus esineb mistahes kohast võetud, mistahes koguses
võetud hapniku kohta. Oluline
on vaid, et temperatuur on 0 ºC.
Osakeste kiiruste jaotus sõltuv ka osakese massist. Seepärast
tõingi antud näites ühe gaasi – hapniku.
Kiiruste
jaotus ja temperatuur
Osakeste
jaotus kiiruste järgi sõltub temperatuurist.
Joonisel on esitatud kaks graafikut: üks vastab gaasi temperatuurile
0 ºC, teine 100 ºC.
Teine graafik on:
- lamedam
- tipp on nihutatud suurema kiiruse poole
- tõenäolisest kiirusest paremale poole jääva graafiku aluse pindala on suurenenud võrreldes esimesega
Keskmine
kiirus
Meie
kujuteldava arvuti andmebaasis on olemas kõikide aineosakeste
kiirused antud ajahetkel. Need on vaja liita ja saadud summa jagada
osakeste arvuga. Tulemuseks on 425 m/s.
Tabelis
on toodud molekulide keskmine kiirus erineval temperatuuril.
Gaas
Vesinik
Hapnik
Süsihappegaas
Elavhõbe
Vesi
Temperatuur
Kiirus
0 ºC
1693 m/s
425 m/s
362 m/s
170 m/s
570 m/s
20 ºC
1755 m/s
440 m/s
376 m/s
100 ºC
1980 m/s
496 m/s
422 m/s
200 m/s
660 m/s
200 ºC
2232 m/s
556 m/s
475 m/s
Tegelikult
arvutatakse veel üks keskmine kiirus – ruutkeskmine kiirus. ,
kus vrk
on ruutkeskmine kiirus vn
on n-inda osakese kiirus ja n
on osakeste arv.
Ruutkeskmise
kiirus on oluline energeetilistes
protsessides. On ju
aineosakese kineetiline energia võrdeline kiiruse ruuduga . ()
Aineosakeste
liikumise kiirusest sõltub kui
soe või külm keha on.
Mida suuremate kiirustega aineosakesed liiguvad, seda soojem keha on.
Seetõttu nimetatakse aineosakeste korrapäratut ehk kaootilist
liikumist ka soojusliikumiseks.
Aineosakeste liikumise kiiruse ja aine (keha) temperatuuri vahel
esineb seos: mida
kiiremini liiguvad aineosakesed, seda kõrgem on aine temperatuur.
Temperatuuriskaalad
Meil
kasutatavat temperatuuri mõõtmise skaalat nimetatakse rootsi
füüsiku ja astronoomi A.
Celsiuse auks Celsiuse skaalaks.
Just tema soovitas 1742.
a. valida üheks
temperatuuri skaala punktiks vee keemistemperatuuri ja teiseks
punktiks sulamistemperatuuri ning saadud vahemiku jagada 100 osaks.
Esialgu oli Celsiuse skaala, võrreldes nüüdisaegse skaalaga ,
tagurpidi: vesi kees 0 kraadi juures ja jää sulas 100 kraadi
juures. Skaala soovitas pöörata ringi rootsi loodusteadlane K.
Linné.
Kasutatakse
erinevaid temperatuuriskaalasid. Kõige enam on maailmas levinud
Celsiuse, Fahrenheiti
ja Réaumuri temperatuuriskaala . Kõikidel nendel on ühik ¾
1 kraad ¾
erineva väärtusega.
Temperatuur
erinevate skaalade järgi
(C
¾ Celsius , F ¾
Fahrenheit, R ¾
Réaumur)
Vee keemine
100 ºC
212 ºF
80 ºR
Inimesekeha normaalne temperatuur
36,7 ºC
96,0 ºF
29,4 ºR
Jää sulamine
0 ºC
32 ºF
0 ºR
Réaumuri
skaala järgi mõõdetud temperatuuri teisendamiseks Celsiuse
skaalasse kasutatakse valemit
.
Fahrenheiti temperatuuriskaala järgi mõõdetud temperatuuri
teisendamisel Celsiuse skaalasse on teisendusvalem: .
Teaduslikes
uurimustes
kasutatakse absoluutset
temperatuuriskaalat.
Skaala nullpunkt tähistab kõige madalamat võimalikku temperatuuri.
Celsiuse skaala
järgi on temperatuuri absoluutne
null -273,15 ºC
ehk ligikaudu -273 ºC. Absoluutse temperatuuri ühikuks
on 1 kelvin
(lühend 1 K). Skaala võttis kasutusele inglise teadlane
W. Thomson ,
kellele teenete eest Ameerika Ühendriikide ja Inglismaa vahelise
telegraafikaabli paigaldamisel omistati lord
Kelvini tiitel .
Absoluutse temperatuuriskaala järgi on jää sulamistemperatuur 273 K.
1 K on võrdne 1 kraadiga Celsiuse skaalas.
Termomeeter
Termomeetri leiutas Galileo
Galilei 16. saj.
lõpuaastatel. Tema valmistatud riist
koosnes õhuga
täidetud kerast, mille külge oli joodetud peenike toru. Galilei
täitis toru osaliselt veega ja asetas otsapidi veeanumasse. Kera
soojendamisel või jahutamisel soojenes või jahtus keras olev õhk.
Selle tulemusena muutus õhu ruumala. Ruumala muutus kutsus esile
torus oleva vee taseme muutuse. Galilei termomeetril oli
oluline puudus ¾
selle näit sõltus peale temperatuuri veel õhurõhust.
Esimese
vedeliktermomeetri
valmistas G. Galilei
õpilane Evangelista
Torricelli.
Vedeliktermomeetrid
koosnevad vedeliku
mahutist ja selle külge joodetud ühtlase siseläbimõõduga
peenikesest paisumistorust. Paisuva ainena kasutatakse sageli
elavhõbedat,
piiritust või toluooli .
Vedeliktermomeetris
tehakse soojuspaisumine
"märgatavaks"
peenikese toru abil. Mahutis oleva vedeliku väga väike ruumala
muutus ilmneb torus oleva vedeliku samba kõrguse märgatava muutuse
kaudu. Mida mahukam on mahuti ja peenem paisumistoru, seda tundlikum
on termomeeter . Meditsiinilise termomeetri paisumistoru on
juuspeenike ja sellega saab mõõta temperatuuri 0,1-kraadise
täpsusega.
Meditsiinilistes termomeetrites ja teistes täppistermomeetrites kasutatakse paisuva
ainena elavhõbedat.
Välitermomeetrites
elavhõbedat ei kasutata,
kuna elavhõbe tahkub temperatuuril -39 °C
Maksimumtermomeeter.
Meditsiiniline termomeeter on
maksimumtermomeeter (tähis skaalal “max”). Termomeetri
reservuaari juures paisumistorus on kitsam koht. Soojenemisel tungib
elavhõbe kitsusest läbi, kuid jahtumisel katkeb elavhõbeda sammas.
Samba pikkus paisumistorus jahtumisel ei muutu.
Maksimumtermomeetriga
saab mõõta päevast suurimat õhutemperatuuri.
Miinimumtermomeeter.
Meteoroloogias
kasutatakse miinimumtermomeetrit madalaima temperatuuri
fikseerimiseks. Termomeetri paisuvas torus on kondikujuline kehake.
Termomeetri seadistamisel lükatakse “ kont ” vedeliku samba pinna
juurde. Temperatuuri langemisel lüheneb sammas ja “kont” liigub
vedeliku pinnaga kaasa. Temperatuuri suurenemisel jääb “kont”
paisumistorusse paigale.
Kontakttermomeetrit
kasutatakse elektriahela kinni ja lahti lülimiseks.
Termomeetreid
on mitme erineva tööpõhimõttega.
Soojuspaisumisel
põhinevad termomeetrid . Neid on kolme liiki: gaastermomeetrid,
vedeliktermomeetrid ja bimetalltermomeetrid.
Takistustermomeetrid.
Mitmesuguste elektrooniliste seadmete töös kasutatakse temperatuuri
mõõtmiseks juhi takistuse sõltuvust temperatuurist.
Termoelektrilise
termomeetri töö
põhineb nähtusel, mida nimetatakse termoelektriliseks efektiks .
Kaks eri metallist traati ühendatakse (joodetakse kokku). Saadud
metallide ühendust nimetatakse termopaariks. Temperatuuri mõõtmiseks
peab üks termopaari jootekoht olema konstantsel temperatuuril, nt
jää ja vee segus, teine mõõdetavas keskkonnas. Termopaaris tekib
vool, mille tugevus sõltub temperatuurist. Mõõteriist
gradueeritakse temperatuuri ühikutes.
Kõrge
temperatuuriga kehade temperatuuri mõõtmiseks kasutatakse hõõguvate
kehade värvustemperatuuri võrdlemist (bolomeetrilised termomeetrid)
Musta
keha kiirgusel põhinev.
Infrapunakiirgusel
põhinev temperatuuri mõõtmine. Vedelkristallidel põhinev
termomeeter.
Ülesanded
Kanda oma nimi ja pikkus tabelisse. Täidetud tabel jagada 7 vahemikuks . Koostada tulpdiagramm ja anda sellele trendijoon.
Kui keha saavutab kiiruse 8 km/s, siis soodsate tingimuste korral keha lahkub Maa gravitatsiooniväljast. Milline tuntud gaasidest on Maalt lahkunud?
Kuu gravitatsiooniväli on Maa omast ligikaudu kuus korda nõrgem. Miks Kuul puudub atmosfäär?
Millistes nähtustes on oluline aineosakeste korrapäratu liikumine liikumissuuna korrapäratuse mõttes?
Millistes nähtustes on oluline aineosakeste korrapäratu liikumine kiiruste korrapäratuse mõttes?
Kuidas kaosest (liikumiskiiruse korrapäratusest) luuakse teoreetiliselt kord?
Miks väikesed tolmuterad sadestuvad õhus aeglasemalt kui suured tolmuterad?
1 meetri pikkune raudpleki riba pikeneb soojenemisel 100 K võrra 1,2 mm. Samasugune vaskpleki riba samal tingimusel 1,7 mm võrra. Mis juhtub kui vask ja raudplekk kokku neetida ja siis soojendada või jahutada?
Miks Kuul, Merkuuril puudub atmosfäär? Millisel planeedil on atmosfäär hõre?
II
kosmiline kiirus e taevakeha mõjusfäärist eemaldumiseks vajalik
kiirus.
Taevakeha
II kosmiline kiirus
Päike
623 km/s
Merkuur
3,8 km/s
Veenus
10,4 km/s
Maa
11,3 km/s
Kuu
2,4 km/s
Marss
5,1 km/s
Jupiter
60,1 km/s
Saturn
36,6 km/s
Uraan
21,6 km/s
Neptuun
23,9 km/s
Pluuto
3,5 km/s?
Kui molekulide keskmine
kiirus on 4 korda väiksem II kosmilisest kiirusest, siis atmosfäär
hajub 50 000 aastaga ehk kosmilises mõttes hetkega.
Kui
molekulide keskmine kiirus on 4,5 korda väiksem II kosmilisest
kiirusest, siis atmosfäär hajub 30 000 000 aastaga.
Kui
molekulide keskmine kiirus on 5 korda väiksem II kosmilisest
kiirusest, siis atmosfäär hajub 25 000 000 000
aastaga.
Autode
kiiruste jaotus
Aineosakeste
kiiruste esitamisel kasutatavat võtet tutvustame makrokehade näitel.
Kujutleme, et me peame esitada mingis linnas liiklevate autode
kiiruse mingil ajahetkel. Me peame vaatlema kõiki linnas liiklevad
autosid, näiteks 1. veebruaril kell 12.00. Võib arvata, et osa
autodest on peatunud valgusfoori või mõne muu takistuse ees, nende
kiirus on 0 m/s. Teatud arv autosid on just hakanud liikuma või
on seisma jäämas ja nende kiirus on väike. Teatud osa autodest aga
liigub lubatud piirkiirusega, 50 km/h. Võib juhtuda, et mõni
auto liigub ka lubatud kiirusest suurema kiirusega.
Olgu
meie ülesandeks määrata:
- kui palju autosid antud ajahetkel seisab
- kui palju neid liigub suhteliselt aeglaselt, näiteks mitte kiiremini kui 20 km/h
- kui palju autosid liigub kiirusega üle 20 km/h, kuid mitte rohkem kui 40 km/h
- kui palju liigub lubatud piirkiiruse lähedase kiirusega s.o. kiirusega üle 40 km/h, kuid mitte rohkem kui 60 km/h
- kui palju autosid liigub kiirusega üle 60 km/h
Et
meie näide oleks kergesti hõlmatav valime autode arvu suhteliselt
“ümmarguse”. Olgu
antud hetkel liikluses 1000 autot.
Selgugu,
et 40 autot seisab, 100 autot liigub kiirusega kuni 20 km/h, 300
autot liigub kiirusega üle 20 km/h, kuid mitte kiiremini kui 40
km/h, 550 autot liigub kiirusega üle 40 km/h, kuid mitte
kiiremini kui 60 km/h ja 10 autot liigub kiiremini kui 60 km/h.
Saadud
andmed kujutavad autode jaotuvust kiiruse järgi. Koostame nende
põhjal tabeli.
Kiiruste vahemik
Autode arv
0 km/h
üle 0 km/h kuni 20 km/h
üle 20 km/h kuni 40 km/h
üle 40 km/h kuni 60 km/h
üle 60 km/h
40
100
300
550
10
Kiiruste vahemik
Autode protsent
0 km/h
üle 0 km/h kuni 20 km/h
üle 20 km/h kuni 40 km/h
üle 40 km/h kuni 60 km/h
üle 60 km/h
4%
10%
30%
55%
1%
Saadud autode jaotuvus kiiruste järgi kehtib meie kujuteldava linna jaoks. Jaotuvus näitab
mitu autot liigub kiirusega, mis mahub ühte või teise kiiruste
vahemikku. Kui on vaja võrrelda kahe linna autode jaotuvust, siis on
otstarbeks väljendada saadud tulemus mitte autode arvu, vaid selle
järgi kui suur osa tervikust (1000 autost ) liigub teatud kiiruse
vahemikus. või autode protsentuaalse jaotuvuse kaudu. Näiteks
vaadeldaval ajahetkel seisab 40 autot, see moodustab kogu autode
arvust 4%. Eelmise tabeli andmed on protsentarvudena esitatud siin.
Illustratsiooniks
esitan sama jaotuvuse ka ringdiagrammil.
16
10 punkti
Autor soovib selle materjali allalaadimise eest saada 10 punkti.
~ 15 lehte
Lehekülgede arv dokumendis
2010-09-27
Kuupäev, millal dokument üles laeti
22 laadimist
Kokku alla laetud
0 arvamust
Teiste kasutajate poolt lisatud kommentaarid
Liz90
Õppematerjali autor
annaabi.ee 
Kõik kommentaarid