Fyysika KTII IV (0)

FÜÜSIKA KT II  Kvantarvud   (n,   l,   m,   s.   Mis   need   on?   Mida   määravad?)-   iseloomustavad   elektroni
paiknemist (kvantide olekut/asendit) ümber aatomi tuuma. Pauli keeluprintsiip: ● n- peakvantarv, mis määrab ära elektronkihi, kus elektron asub.
● l- orbitaalkvantarv, mis määrab orbitaali kuju
● m- magnetiline kvantarv, mis näitab, millise orbitaali osaga on tegu
● s- spinn, mis näitab elektroni pöörlemise olekut, elektroni spinn võib olla kas -½ või ½ ● s=l=0; p=l=1; d=l=2;...  Footon e kvant- valgusosake ehk elektromagnetlaine väikseim osake. Vähim energiaühik
valgusel. EI OLE AINE Välis-   ja   sisefotoefekt-  VÄLIS:  ainet   valgustatakse   nii   suure   energiaga   (pommitatakse
footonitega), et elektron väljub nii aatomist kui ka ainest endast. SISE: ainet valgustatakse nii
suure energiaga, et elektron väljub aatomist kuid mitte ainest. Kvantolek, kvantolekute superpositsioon, nt Schrödingeri kass- KVANTOLEK: kirjeldab
elementaarosakeste  olekut kvantarvudega.  SUPERPOSITSIOON:  ainel on kõikvõimalikud
olekud/omadused, võib olla mitmes kohas korraga enne kui me pole mõõtmisi teinud, et
tegelikke omadusi kindlaks määrata.  KASS: kass kastis on nii elus kui ka surnud, enne kui
me pole kindlaks määranud, milline ta tegelikult on. De Broglie lainepikkus - kas inimest saab ka lainetusena vaadata? Miks?  ● Valgusel on dualistlik iseloom- dualismiprintsiip:  ○ Kui kirjeldada valgust  makrotasandil  (valguse levimisega seotud nähtused) kirjeldame seda kui elektromagnetlainet. ○ Kui   kirjeldada  mikrotasandil  (valguse   kiirgumise   ja   neeldumisega   seotud nähtused) kirjeldame seda kui valgusosakeste (footonite) voogu. ● De Broglie lainepikkus näitab osakeste (elektronide, kuid ka pallide) lainepikkust. De Broglie   lainepikkus   prognoosib,   et  lainepikkus   sõltub   impulsist   (st   massist   ja
kiirusest), mille elektronile anname. ● De   Broglie   käsitlusviisi   järgi   saame   kõiki   ainelisi   liikuvaid   objekte   vaadelda lainepikkusena   sh   ka   inimest.   Siiski   me   seda   ei   märka,   kuna   inimese   leiulaine
lainepikkus on väiksem kui seadmed mõõta suudavad. Määramatusseos, nt tunnelefekt- näitab, et kõiki füüsikalisi suuruseid ei saa põhimõtteliselt
määrata ükskõik kui täpselt. Kehtib määramatus füüsikaliste suuruste paaride kohta, mida ei
saa samaaegselt perfektselt määrata. TUNNELEFEKT: kvantmehaanilised osakesed saavad
minna sinna, kuhu muidu neil minekuks energiat ei olnud. Võimalik sel juhul, kui elektroni
potentsiaalne energia on barjääri potentsiaalsest energiast suurem.


Elektronvolt-   energia   mõõtühik,   millega   mõõdetakse   näiteks   elektronide   seoseenergiat
aatomites   ja   molekulides.   Iseloomustab   tööd,   mis   on   võrdne   elektrijõu   poolt   tehtud
elementaarlaengu liigutamisega elektrivälja ühest punktist teise, kui nendevaheline pinge on
1V. Isotoobid-  elemendi   teisendid,   mis   erinevad   aatommassi   poolest.   Aatommassi   erinevuse
põhjuseks on neutronite erinev arv tuumas.  Tuumareaktsioonid-  võimalik   saada   suures   koguses   energiat.   Kahe   aatomituuma   või
elementaarosakese   ja   aatomituuma   kokkupõrge,   mille   tulemusena   tekivad   uued
aatomituumad või elementaarosakesed. Kehtivad jäävusseadused: laengu jäävuse seadus ja
massiarvu jäävuse seadus. a) lagunemisreaktsioonid-   raskete   tuumade   lagunemisel   neelab   tuum   lisaneutroni, muutub ebastabiilseks ning lõhustub tuumadeks. b) ühinemisreaktsioonid- kergete tuumade ühinemine toimub väga kõrgel temperatuuril ja seda nimetatakse termotuumareaktsiooniks.  Ahelreaktsioon-  tuumareaktsiooni   käigus   eraldub   rohkem   neutrone,   mis   saavad   edasi
järgmiseid   tuumareaktsioone   põhjustada.     Kuna   iga   lõhustumisakti   kohta   vabaneb   lisaks
reaktsiooni   esile   kutsuvale   neutronile   kaks   uut   neutronit,   suureneb   ahelreaktsioonides
lõhustuvate tuumade hulk geomeetrilises progressioonis. Kriitiline mass- kui radioaktiivse aine tüki mass on võrdne kriitilise massiga, siis neutronite
mõjul   lõhustuvate   tuumade   arv   püsib   ühtlasena.   Kui   ületab   kriitilise   massi,   hakkab   seal
toimuma ahelreaktsioon. Tuumajaamade   tööpõhimõte-  elektrijaam,   kus   elektrienergiat   saadakse   tuumareaktoris
aatomituuma lõhustumise tulemusel vabaneva soojusenergia arvel. ● Reaktorites   toimub  aatomituumade   lõhustumise   ahelreaktsioon,  mille   tulemusena vabaneb  soojusenergia.   Edasi   muundatakse   see   energia  elektrienergiaks.  Saadud
energiat   kasutatakse  vee   kuumutamiseks   ja   auru   tekitamiseks,   mis   paneb   käima
turbiinid ja need omakorda veavad ringi generaatorit, tekitades elektrivoolu. ● AEGLUSTI    -   vabanevatel   neutronitel   on   suur   energia   ning   tänu   sellele   on   nad U U U U U Kontrollvarda
d -> 
neelab 
neutroneid 
(tavaliselt 
grafiidist) Soojusvaheti 
(raske vesi 
D2O) 
-> neelab 
soojuse endasse (VANAT TÜÜPI) TUUMAREAKTOR:


võimelised   läbima   pikki   vahemaid   ning   liikuma   reaktori   südamikust   väljapoole.
Aeglustiks on aine, mis aeglustab vabanenud neutroneid ning selle tulemusena nende
kiirgus väiksem ning tõenäosus vastastikmõjuks erinevate uraanituumadega suureneb
ning suureneb ka ahelreaktsioonide tekke tõenäosus. (Vesi, raske vesi, grafiit) ● JUHTVARDAD    -  ahelreaktsiooni   jätkumiseks,   kiirendamiseks   või   peatamiseks   on vaja reguleerida neutronite arvu reaktoris ning selleks kasutatakse juhtvardaid. ● TUUMKÜTUS    -   koosneb  lõhustuvast   materjalist,   tavaliselt   uraaniühendid. Lagunemise käigus eralduvad alfaosakesed. Tuumapommi   tööpõhimõte-  koosneb  kahest   poleeritud   sisepindadega   ja neutronipeegeldajaga   (grafiit)   kaetud   välispindadega   uraanist,  plutooniumist   poolkerast.
Kumbki poolkera peab olema poolest kriitilisest massist suurema massiga, kuid ületada ei
tohi. Tuumaplahvatuse tekitamiseks lükatakse poolkerad üksteise vastu tavalise lõhkeaine
plahvatuse jõul. Kui poolkerade siledad pinnad puutuvad kokku, siis moodustavad nad koos
kriitilist massi ületava ainehulga ning algab plahvatuslik ahelreaktsioon. ● Tuumareaktsioonis  lagunevad   suure   järjenumbriga   elementide   tuumad,   aga termotuumareaktsioonis liituvad väikese järjenumbriga elementide (vesinik) tuumad.
Vesinikpomm koosneb aatomipommist. ● Termotuumapomm   e.   vesinikupomm-  seadeldis,   mis   saab   oma   energia   kergete tuumade   sünteesireaktsioonis   vabanevast   seoseenergiast.   Tarvis:   termotuumakütust
(raske-D;   üliraske-T   vesiniku   segu   või   liitiumdeuteriid)   ning   väga   kõrget
temperatuuri,  mis  käivitab  reaktsiooni.  Tööpõhimõte:  esmalt  pannakse  plahvatama
väike   tuumapomm,   millega   luuakse   piisavalt  kõrge  temperatuur,   siis   toimub
termotuumakütuse ‘’plahvatus’’. Tuumajaamade poolt- kuna sealt saab suure energiasaagise toormemassi kohta. Lisaks on
minimaalsed   saasteemissioonid   atmosfääri   ja   veekogudesse.   Õnnetuste   vältimiseks   on
ranged turvameetmed ja ohutusnõuded. Toorme väikese koguse tõttu on transport väga
lihtne. Maagi leiukohad asuvad poliitiliselt stabiilsetes piirkondades. Kindel ja järjepidev
energiatootmisviis.
..on ka miinuseid-  raske planeerimine, ehitusprotsess on pikaajaline; investeerimisvajadused
suured;   oht   õnnetuste   tekkeks-   tagajärjed   tõsised;   kütuseks   ei   ole   taastuv   energiaallikas;
sobiva asukoha leidmine on keeruline (poliitilised, maj. aspektid).jäägid  E=hf λ= c f   E=mc 2 ❑ ❑ ❑❑❑ λ= h
p = h mv Δ x ⋅ Δ p ≥ h 4 π  Δ E ⋅ Δt ≥ h 4 π  z