Füüsika: olekud, aatomid, tuumareaktsioonid, universum (0)

FÜÜSIKA SUULINE ARVESTUS – (viimane) 6. kursus – 12. klass
1. Kirjelda vedeliku ehitust ja üldisi omadusi, mis eristavad vedelikku gaasist ja tahkisest.
Vedelik – gaas : Vedelikud on palju tihedamad; molekulid palju lähemal.
Vedelik – tahkis : Vedeliku molekulid on korratus liikumises (vahetavad kohti) - voolavus
2. Mis on märgamine ja mittemärgamine?
Märgamine on olukord, kus vedelik mööda pinda laiali voolab.
Mittemärgamine on olukord, kus pindpinevuse tõttu võtab vedelik kera kuju.
3. Võrdle ja põhjenda difusiooni ja soojusjuhtivust vedelikes ja gaasides .
Difusioon on vedelikes väiksema kiirusega, sest vedelik on palju tihedam ja seega molekulid põrkuvad ajaühikus tunduvalt rohkem.
Vedelike soojusjuhtivus on gaaside omast parem, kuna soojusjuhtivus oleneb ka aine tihedusest ja erisoojusest, siis tänu nendele on vedelike soojusjuhtivus parem. (Vedelike tihedus on u. 1000 korda suurem ning ka erisoojus on suurem.)
Difusioon – ühe aine molekulide tungimine teise aine molekulide vahele.
Soojusjuhtivus – soojuse levik molekulide vastastikmõju tulemusena.
4. Mis on amorfne aine ja võrdle seda tahkisega? Näited
Amorfne aine – tahke aine, millel on omadus voolata väga aeglaselt. Näiteks klaas, plastiliin ja pigi. Võrreldes tahkisega puudub amorfsel ainel kristallstruktuur ja sulamistemperatuur .
5. Mis vahet on faasil ja agregaatolekul ?
Ainel on kolm agregaatolekut, milles aine võib esineda: gaasiline, vedel ja tahke olek. Ühe oleku erinevate omadustega olekuid nimetatakse faasideks . Näiteks tahke agregaatoleku raames on ainel eri faasides erinev kristallstruktuur. Näiteks tina, mis on üldjuhul pehme ja hõbedane võib madalamal temperatuuril muutuda hallikaks pulbriks.
6. Mida tähendab isotroopia ja anisotroopia?
Isotroopia – füüsikaliste omaduste mittesõltuvus suunast . Isel. Gaas , vedelik, tahkis. Radioaktiivsus .
Anisotroopia – füüsikaliste omaduste sõltuvus suunast. See on omane ainult tahkistele. Valguse murdumine
7. Kirjelda aurumist (ka mikrotasandil) ja kondenseerumine ; kummal juhul neeldub, kummal eraldub soojus
Aurumine : vedel  gaas. Energia neeldub: energia kulub molekulide vaheliste vastastikmõju ületamiseks, vedeliku pindpinevuse ületamiseks.
Kondenseerumine: gaas  vedel. Energia eraldub: gaasimolekulide liikumiskiirus vähene.
8. Mis on sublimatsioon ja mis on härmatumine ning kummal juhul neeldub, kummal eraldub soojus?
Sublimatsioon on tahkise aurumine ehk üleminek tahkest olekust otse gaasilisse. Härmatumine on gaasilisest olekust tahkesse olekusse üleminek. Sublimatsiooni korral energia neeldub. Härmatumise korral energia eraldub.
Sublimatsioon: tahke  gaas. Energia neeldub: mol vaheliste vastastikmõju ületamine (?)
Härmatumine: gaas  tahke. Energia eraldub: ____________________________
9. Absoluutne ja suhteline õhu niiskus
Absoluutne õhuniiskus näitab veeauru massi kuupmeetris õhus.
Suhteline õhuniiskus näitab protsentuaalselt, kui palju on veeauru õhus võrrelduna küllastunud olekuga .
S=hetkeline/küllastunud ehk absoluutne korda 100%
10. Mis on (eba) täpsuspiirang?
Mikromaailmas esinevad ebatäpsuspiirangud st. mikromaailmas on osakest iseloomustavate suuruste paare, mille kumbagi suurust ei saa korra määrata suvalise täpsusega. Suurendades ühe määramise täpsust, väheneb teise määramise täpsus. Nt. energia ja aeg, impulss ja koordinaat.
11. Mis on ja potentsiaalibarjäär ja potentsiaaliauk ja kus esinevad aatomis?
Potentsiaalibarjäär on tõke, mille ületamiseks puudub kehal piisav energia.
Potentsiaaliauk on olukord, kus keha on mitmest küljest piiratud potentsiaalibarjääridega.
Potentsiaalibarjääriks on aatomis elektriväljad, elektron on potentsiaaliaugus, kui ta tiirleb täpselt orbiidil.
12. Iseloomusta kvantarve
1) Peakvantarv määrab elektroni kauguse tuumast ehk energiataseme. n
2) Kõrvalkvantarv ehk orbitaalkvandist määrab elektroni orbiidi kuju. l
3) Magnetkvantarv määrab elektroni orientatsiooni (liigub päri või vastupäeva); tugevas magnetväljas iseloomustab elektroni kaugust tuumas. m
4) Spin iseloomustab elektroni enda magnetomadusi. s
Nende 4 kvantarvu abil iseloomustatakse elektroni paiknemist ja liikumist. Elektroni kaugust ja mis pidi ta orbiidil liigub.
13. Milline on tänapäevane arusaam elektronide paiknemisest aatomis?
Tänapäeva arusaam elektronide paiknemisest on selline, et elektronid paikevad elektronpilvedes, kuid siiski suurim tõenäosus elektroni elektronpilves kohata on Bohri määratud orbiidi raadiuse kaugusel.
14. Kuidas on määratud maksimaalne elektronide arv ühel kihil ?
n – kihi järjekorranumber
15. Millal aatom kiirgab, millal neelab energiat? (1)
Aatom kiirgab energiat kui elektron „läheb“ ülemiselt orbiidilt alumisele ja
neelab energiat kui tõuseb alumiselt orbiidilt ülemisele.
16. Mis on pindpinevus ?
Pindpinevus on vedeliku omadus püüelda kerakujulisuse poole.
17. Võrdle sisehõõret gaasis vedelikus
Sisehõõre on takistusjõud , mis mõjub kehale vaadeldavas keskkonnas. Sisehõõre on vedelikus suurem kui gaasilises aines. Gaasis Temperatuuri tõustes sisehõõre gaasides kasvab (molekulide liikumiskiirused suurenevad). Mida suurem on vedeliku temperatuur, seda väiksem on selle sisehõõre.
18. Kirjelda tahkiste ehitust ja üldisi omadusi, mis eristavad tahkiseid gaasidest ja vedelikest.
Tahkis – gaas: kindel kuju, kristallvõre (molekulid koos, ei liigu). Kindel kuju ja ruumala.
Tahkis – vedelik: Molekulid liiguvad korrapäratult – voolavus.
19. Iseloomusta lühidalt ülekandenähtusi tahkistes.
Tahkistes praktiliselt puudub sisehõõre ja difusioon (ühe aine molekulide tungimine teise aine molekulide vahele)
Tahkistes on parem soojusjuhtivus kui vedelikel .
20. Kirjelda sulamist (ka mikrotasandil) ja mis on tahkumine
Sulamine on üleminek tahkest olekust vedelasse olekusse, mille käigus aine neelab energiat. Energia kulub kristallstruktuuri lõhkumiseks. Tahkumine on vedelast olekust tahkeks minemine . Sulamine ja tahkumine toimuvad samal temperatuuril, mida nimetatakse sulamistemperatuuriks.
Sulamine: tahke  vedel. Energia neeldub: kristallstruktuuri lõhkumine.
Tahkumine: vedel  tahke. Energia eraldub: _____________________
21. Kirjelda keemisprotsessi ja kuidas keemistemperatuur sõltub õhurõhust
Keemine – aurumine kogu vedelikust (mitte ainult pinnalt). Vedeliku sees tekivad gaasimullid, mis paisuvad ja tõusevad pinnale. Keemistemperatuur on rõhuga võrdelises seoses.
22. Millised on erinevused auru ja gaasi vahel ja mis on udu?
Kui aine temperatuur gaasilises olekus on suurem kui kriitiline temperatuur, siis ei saa teda enam vedelikuks muuta ja siis nimetatakse seda gaasiks.
Udu on aur, kus on hakanud toimuma auru kondenseerumine ehk gaasilisest olekust vedelasse minek (madalamal õhus; koosneb veepiiskdest).
23. Mis on rekristallisatsioon?
Rekristallisatsioon on faasisiire , kus aine muudab oma kristallstruktuuri tahke agregaatoleku piires.
24. Bohri postulaadid.
Bohr sõnastas oma Bohri postulaadid:
1. Elektronid liiguvad kindlatel orbiitidel ja siis nad ei kiirga ega neela energiat ehk valgust.
2. Elektron võib liikuda ühelt orbiidilt teisele ja siis ta kas kirgab või neelab valgust.
25. Mis on Schrödingeri võrrand?
Schrödingeri võrrand on kvantmehaanika põhivõrrand , mille kaudu saab arvutada osakese laine koordinaate, kui on teada osakese mass ja talle mõjuvad jõud.
26. Mida näitab perioodilisuse tabelis periood ja rühm?
Periood näitab kui palju on elemendil elektronkihte.
A-rühma number näitab elemendi väliskihil olevate elektronide arvu. B-rühma elementidel on tavaliselt 2 elektroni väliskihil.
27. Seleta mis on tunnelefekt
Tunnelefekt on olukord, kus elektroni võib kohata teiselpool potentsiaalibarjääri, kuigi tal puudub piisav energia selle barjääri ületamiseks. Selle tõenäosus väga väike, kuid siiski olemas.
28. Milles seisneb elektroni lainelisus?
Kui elektrone lasta ühekaupa läbi kitsa ava, siis elektronid ei paikne ruumis ühtlaselt, vaid mõnes ruumi piirkonnas on elektrone rohkem kui teises piirkonnas ja tekkiv pilt sarnaneb lainete interferentsi pildiga.
29. Mis on elektron ja millal avastati
Elektron on negatiivse elementaarlaenguga stabiilne elementaarosake (elektronkattes). Avastati 1897 . aastal, Thomson .
30. Aatomi mudel
Aatomi keskel on positiivse laenguga tuum ( prootonid , neutronid ), mille ümber tiirlevad kindlatel orbiitidel elektronid. Ühel kindlal orbiidil liikudes elektron ei kiirga ega neela energiat. Orbiiti vahetades kiirgab (madalamale) või neelab (kõrgemale).
31. Millal aatom kiirgab ja millal neelab kvandi ?
Aatom neelab kvandi, kui ta elektron liigub madalamalt orbiidilt kõrgemale. Aatom kiirgab kvandi, kui elektron liigub kõrgemalt orbiidilt madalamale.’
32. Heisenbergi relatsioonid
Heizenbergi relatsioonid, ehk ebatäpsus piirangud s.t mikromaailmas on osakeste iseloomustavat suuruste paare, millest kumbagi suurust ei saa korraga määrata suvalise täpsusega.
32. Pauli keeluprintsiip
Ühes ja samas aatomis ei saa olla mitut ühesuguste kvantarvudega elektroni. See annab et ühel kihil saab olla
elektroni.
35. Mille poolest erinevad gaas ja aur?
Gaas on gaasilises olekus aine, kus temperatuur on kõrgem kriitilisest.
Aur on ka gaasilises olekus aine, kuid kriitilisest madalama temperatuuriga.
33. Mis on küllastunud aur?
Küllastunud aur on aur sellisel temperatuuril, kus vedeliku aurumine ja kondenseerumine on tasakaalus.
34. Iseloomusta tuuma ja selle koostisosasid

• Tuum on 99,95% aatommassist.
  
• Kihilise ehitusega.
  
• Koosneb prootonitest ja neutronitest .
  
• Prootonid ja neutronid koosnevad kvarkidest.
  
  • Ainult kolmest erineva tugeva vastastikmõju laenguga e. värvilaenguga kvarkidest.
    

35. Iseloomusta tuumajõudusid

• Tuuma hoiab koos tuumajõud
  
• Tuumajõud ei sõltu osakese laengust. Need mõjuvad sama tugevalt kõigile nukleonidele.
  
• Tuumajõud on väga palju tugevamad kui elektrilaengute vahelised jõud.
  
• Tuumajõud on väga väikse mõjuraadiusega.
  

36. Mida näitavad laenguarv ja massiarv
Laenguarv Z näitab prootonite arvu tuumas ja on ka järjekorranumbriks perioodilisuse tabelis.
Massiarv A on prootonite ja neutronite koguarv .
37. Iseloomusta radioaktiivsuse liike
Esineb kolme liiki tuuma lagunemist:
Alfalagunemine - osake liigub magnetväljas lõunapoolsuse poole.

• Tekib, kui tuum on liiga suur ja tuumajõud ei jõua tuuma enam koos hoida.
  
• Tuumast lahkub 2 prootonit ja 2 neutronit, mis moodustavad He tuuma ( alfaosakese ).
  
• Massiarv väheneb 4 võrra ja laenguarv 2 võrra ja element liigub 2 kohta per tabelis ette.
  
• Kiirgus on läbimisvõimelt kõige nõrgem ning seda peatab ka paberileht .
  

Beetalagunemine - osake liigub põhjapooluse poole.

• Üks neutron muutub prootoniks .
  
• Tekib elektron, mis lahkub tuumast ja mida nim. beetaosakeseks ja lisaks tekib 1 neutraalne osake.
  
• Massiarv jäärb samaks, laenguarv suureneb 1 võrra.
  
• Element liigub perioodilisustabelis 1 võrra edasi.
  

Gammakiirgus

• Tekib, kui prootonite või neutronite mõnel kihil on tekkinud vaba koht.
  

• Sinna liigub kõrgemalt kihilt vastav osake ja vabaneb energia ehk gammakvant.
  
• Kiirgus on suurima läbimisvõimega. Max mitme meetri paksune betoonsein.
  

38. Mis on tuumareaktsioon ?
Tuumareaktsioon on kahe aatomituuma või elementaarosakese ja aatomituuma kokkupõrge, mille tulemusena tekivad uued aatomituumad ja/või elementaarosakesed.
39. Kirjelda tuumade lõhustumist
Tuumade lõhustumine võib olla iseeneslik, kuid eriti hästi tekib kui tuumale langeb neutron. Lõhustumise käigus tuum laguneb kaheks enam-vähem võrdseks kildtuumaks ja vabaneb tavaliselt paar kolm neutronit. Lõhustumisega kaasneb alati ka energia vabanemine.
40. Mis on poolestusaeg ?
Poolestusaeg on aeg, mille jooksul pooled antud isotoobi tuumad lagunevad.
41. Kriitiline mass ja kui suur on see U jaoks
Kriitiline mass on ainekogus, mille ületamisel toimub kiire ahelreaktsioon ehk lõhustumine toimub kogu aine ulatuses hetkeliselt ja vabaneb suur hulk energia – toimub plahvatus . Nt: kui U235 on 50kg, toimub lõhustumine.
42. Kirjelda tuumapommi ehitust.
Tuumapommis on lõhustuv aine mitmes osas. Iga osa mass on väiksem kui kriitiline mass. Vajalikul hetkel viiakse need osad kokku ja kogumass ületab kriitilise massi ning toimub plahvatus.
43. Kirjelda reaktori ehitust.
Koosneb tuumakütusest, juhvarrastest, soojuskandjast,varjest,aglustist ja neutronipeegeldist.Tuumkütust eraldavad juhtvardad, mis on materjalist, mis neelavad neutroneid. Tuumkütust tulistatakse neutronitega ja toimub lõhustumine. Tuumareaktoris on aeglusi, mis vähendab neutronite kiirust. Juhtvardaid saab liigutada, mis annavad võimaluse kontrollida neutronite liikumispiirkonda ning lõhustuva tuumkütuse kogust ehk kontrollida lõhustumise toimumist .
44. Mis on termotuumareaktsioonid?
Sünteesireaktsioonid ehk termotuumareaktsioonid on kergete tuumade ühinemine raskemateks tuumadeks. Termotuumareaktsioon toimub temperatuuril vähemalt 10 miljonit kraadi.
45. Kirjelda termotuumapommi ehitust.
Termotuumapommis liituvad liitium ja deuteerium ehk raske vesinik.
46. Kus kasutatakse tuumafüüsika rakendusi?
Tuumareaktsioone kasutatakse metallitööstuses defektide leidmiseks, meditsiinis ja arheoloogias objekti vanuse kindaks tegemiseks.
47. Milliseid kiirgusühikuid kasutatakse ja mida need näitavad
Kiirguse mõõtmiseks kasutatakse neeldumisdoosi ja kiirgumisdoosi. Neeldumisdoos näitab kiirguse energiahulka, mis neeldub keskkonna massiühikus. Ühik Gy – grei
Biodoos iseloomustab kiirguse bioloogilist toimet. Ühik Sv – siivert
48. Iseloomusta kiirgushaigusi ja milline kiirgushulk on ohtlik/ surmav
1. Äge kiirguskahjustus – massiivse ja lühiaegse kiirgustoime järgselt.
2. Krooniline kiirgustoime – väikesest doosist, korduva e kumulatiivse ekspositsiooni järgselt. Kahjustuvad eelkõige koed .
0,5 siiverti – tulevad näidustused
6 siiverti – surm
49. Iseloomusta ja nimeta mateeriaosakesi
Elementaar- ehk mateeriaosakesed on osakesed, mis ise ilmselt ei koosne väiksematest osakestest. Mateeriaosakesed on näiteks: Leptonid , mis võivad üksikult esineda nt elektron.
Kvargid , mis saavad eksisteerida 3 kaupa koos. Nad omavad väiksemat laengut kui elementaarlaeng . Kvarkidest koosnevad prootonid ja neutronid.
50. Mis on värvilaeng?
Värvilaeng on tugeva vastastikmõju laeng, mida on kolme erinevat liiki nagu ka põhivärvusi.
51. Mis on antiosake ja mida tähendab annihileerumine?
Antiosake on samade omadustega nagu talle vastav põhiosake, ainult vastandmärgiga / vastandlaenguga.
Annihileerumine on nähtus, kus antiosake ja talle vastav osake kohtuvad, mille tulemusena mõlemad kaovad ja järgi jääb puhas energia.
52. Mis on vaheosake ja nimeta –iseloomusta
Vaheosake on osa, mis vahendab mingit tüüpi vastastikmõju. Näiteks gluuon vahendab tugevat vastastikmõju. Pii-meson koosneb u- või d-kvargist (või antikvargist).
53. Iseloomusta planeete ja väikekehasid
Merkuur

• Päikesele kõige lähem.
  
• Kõige väiksem.
  
• Mass 5% Maa omast.
  
• Kaaslasi ei ole.
  

Veenus

• 2. planeet.
  
• Tahke.
  
• ~ Sama suur kui Maa.
  
• Pöörleb väga aeglaselt.
  
• Kõrge pinnatemperatuur (paks atmosfäär).
  
• Kaaslasi ei ole.
  

Maa

• 3. planeet. Ainus Päikesesüsteemi planeet, kus on elu.
  
• Raadius 6400 km.
  
• Kivimiline planeet.
  
• Atmosfääris ~79% lämmastikku, 20% hapnikku.
  
• Pöörleb natuke alla 24 tunni; tiirleb natuke üle ühe aasta.
  
• Aastaajad, sest tiirleb ümber Päikese 66-kraadise kalde all.
  
• Telg laperdab – 27000 aastat.
  

Marss

• Peaaegu poole väiksem maast.
  
• Massilt 10 korda väiksem.
  
• Marsil on 2 kaaslast .
  
• Punane planeet, sest väga suur rauasisaldus (pinnavärvus).
  
• Poolustel on jää.
  

Jupiter

• Kõige suurem Päikesesüsteemi planeet.
  
• Läbimõõdult 12 korda suurem kui Maa.
  
• 300 korda suurem mass kui Maa.
  

Saturn

• Väiksem kui Jupiter.
  
• Massilt kolm korda väiksem kui Jupiter.
  
• Saturnil on hästi märgatavad rõngad.
  

Uraan

• Hiidplaneet.
  
• Madal atmosfääri temperatuur.
  
• Aasta kestab ~84 Maa aastat.
  
• Pöörlemistelg peaaegu paralleelne Päikesesüsteemi tasandiga.
  

Neptruun

• Viimane Päikesesüsteemi planeetidest.
  
• Ruumalalt 42 Maad.
  
• Aasta kestab ~165 Maa aastat.
  
• 14 kaaslast.
  
• Mass ~17 Maad.
  

Supernoova – suure tähe lõppfaas. Selle korral täht plahvatab ja kogu tähe aine lendab laiali.
Noova – termotuumareaktsioonide toimumine tähe pinnal ja seetõttu suure heledusega.
Asteroidid – kivimilised objektid, paiknevad Asteroididevöös, Marsi ja Jupiteri vahel. Osade asteroidide orbiit lõikab ka Maa orbiiti.
Meteoroidid jagunevad – meteoriidid ehk need, mis jõuavad Maa pinnale ja meteoorid, mis põlevad atmosfääris ära ja ei jõua Maa pinnale.
Komeedid on kosmilise gaasi, tolmu ja jää kogu. Kui see Päikese lähedale satub, siis tekib „saba“ vastassuunas Päikesele. Komeedid tulevad Neptuuni tagant kahest piirkonnast .

54. Iseloomusta Kuud ja selle mõju Maale
Maal on 1 looduslik kaaslane Kuu. Kuu pöörleb ümber oma telje sama kiirusega kui ta tiirleb ümber Maa umbes 27 päeva. Sellepärast on ta Maa poole koguaeg sama küljega. Kuu pöörleb aeglaselt, sest ta on Maale nii lähedal. Kuu põhjustab tõuse ja mõõnasi.
55. Iseloomusta Päikest

• Päikesesüsteemi täht.
  
• Keskmise suurusega täht.
  
• Heledaim maal nähtav täht.
  
• Maast keskmiselt ~150 mln km kaugusel.
  
• Pinnatemp ~6000C, tuumas 15 miljonit kraadi. Elueaga umbes poole peal.
  
• Päikese aktiivsusest tekivad Maal magnettormid .
  
• Päikesel on loited – väljapurskuvad gaasijoad Päikese pinnal.
  
• Protuberantsid on Päikese pinnal olevad plahvatused.
  

56. Mis on universum ja kui vana ja suur see on
Universum on maailmakõiksus, kõikide asjade kogu. Teaduses mõeldakse selle all kosmost ehk maailmaruumi, mis sisaldab kogu ainet ja energiat. Universum on umbes 13, 7 miljardit aastat vana.
57. Suur Pauk
Suur Pauk oli hüpoteetiline sündmus umbes 13,7 miljardit aastat tagasi. Universum hakkas kujuteldamatult tihedast olekust plahvatuslikult paisuma . Seda loetakse kosmoloogia Universumi alguseks. Suur Pauk ei olnud plahvatus olemasolevas ruumis, vähemalt mitte selle tänapäevases mõistes, vaid mateeria, ruumi ja aja ühine tekkimine algsest singulaarsusest.