KESKKONNAFÜÜSIKA KT-Teooria (0)

Keskkonnafüüsika Mehhaanika
Füüsikaline suurus  kirjeldab mingi nähtuse või objekti omadust   Füüsikalisel suurusel on
nimi, nt pikkus, kiirus. Peab olema mõõdetav, omab mõõtühikut.  Kokkuleppelised. (SI süsteem) Rahvusvaheline mõõtühikute süsteem, milles on 7 põhiühikut 
◦ Pikkusühik – 1 meeter (m)
◦ Massiühik – 1 kilogramm (kg) 
◦ Ajaühik – 1 sekund (s) 
◦ Voolutugevuse ühik – 1 amper (A) 
◦ Temperatuuri ühik – 1 kelvin (K) 
◦ Ainehulga ühik – 1 mool (mol) 
◦ Valgustugevuse ühik – 1 kandela (cd) 


Mehaanika harud: Kinemaatika – kehade liikumine ruumis.  Dünaamika – kehade liikumist
põhjustavate jõudude käsitlus.  Staatika – tasakaalus olevad kehad. Ühtlane   sirgjooneline   liikumine:  Liikumine   sirgel,   mille   korral   mis   tahes   võrdsetes
ajavahemikes läbitakse võrdsed teepikkused 
Mõisted: asukoha muutus (läbitud teepikkus)  ∆x,  aeg ∆t,  kiirus v. Ühtlase   kiirendusega   liikumine:  Liikumine,   mille   kiirus   muutub   mis   tahes   võrdsete
ajavahemike jooksul ühesuguse väärtuse võrra 
Mõisted: asukoha muutus (läbitud teepikkus)  ∆x,  aeg ∆t,  kiirus v,  kiirendus a. Kiirendus näitab kiiruse muutust ajaühikus. Dünaamika
Vastastikmõju:  üks   keha   mõjutab   teist   keha   ja   selle   tagajärjel   toimub   mingi   muutus.
Võimalik muutus: Keha kuju muutub ◦ Ruumala muutub ◦ Liikumine muutub Jõud  iseloomustab kehade vastastikmõju. Selle arvväärtus näitab vastastikmõju tugevust,
omab ka suunda.  Jõu ühik on N (njuuton). Jõudude liigid: Kontaktjõud:  Hõõrdejõud,  Elastsusjõud,  Normaaljõud 
                        Kaugmõjuga jõud:  Raskusjõud,  Magnetjõud,  Elektrijõud
Newtoni 1. seadus:  Iga keha on paigal või liigub ühtlaselt sirgjooneliselt kui talle ei mõju


olekut muutvad jõud ehk mõjuvad jõud on tasakaalus. Newtoni   2.   seadus:  Keha   kiirendus,   a,   on   võrdeline   kehale   mõjuva   jõuga,   F,   ning
pöördvõrdeline keha massiga, m. 
F on siin kehale mõjuv  summaarne jõud  (resultantjõud)! Liites kõik kehale mõjuvad jõud
leiab summaarse jõu. Vabalangemine:  Ainus   kehale   mõjuv   jõud   on   gravitatsioon.     Gravitatsioonilise
vabalangemise kiirendus, g, ei sõltu keha massist ja suurusest.
Gravitatsioonilise vabalangemise kiirendus Maal on konstantne g=9.8 m/s2  Newtoni 3. seadus: Kui keha mõjutab teist keha jõuga F, siis teine keha mõjutab esimest
keha võrdse kuid vastassuunalise jõuga -F. Gravitatsiooni   seadus:  Kõik   kehad   tõmbuvad   vastastiku.   Punktmasside   korral
gravitatsioonijõud.
G   –  gravitatsiooniline   konstant,   arvuliselt   võrdne   jõuga,   millega   tõmbuvad   kaks
teineteisest 1 m kaugusel olevat 1 kg massiga keha. G=6.67*10-11 N m2/kg2 Raskusjõud:  Gravitatsioonijõud, millega Maa või mis tahes muu taevakeha tõmbab enda
poole selle lähedal asuvaid kehi. Kaal,   P:  Jõud,   millega   keha   Maa   külgetõmbejõu   tõttu   mõjub   alusele,   keskkonnale   või
riputusvahendile.
Kui puudub mõju alusele või riputusvahendile, siis ei ole kaalu ehk on kaaluta olek. Kõik
vabalt langevad kehad on kaaluta olekus (raskusjõud neile mõjub!) Impulss, töö, energia, võimsus
Keha liikumishulk e impulss, p: Näitab liikuva keha võimet teisi kehi mõjutada. See võime
sõltub keha massist ning kiirusest  p=mv    Ühik [p]=kg*m/s 
Omab suunda, mis ühtib kiiruse suunaga . Liikumishulga   jäävseadus:  Suletud   süsteemis   on   kehade   summaarne   liikumishulk   jääv
suurus. Kui 2 keha üksteist mõjutavad, siis kogu impulss sellest ei muutu. Töö  näitab   mehaanilise   oleku   muutumise   protsessi.   Kehade   vastastikmõju   tõttu   võib
muutuda kehade kuju või asend. 
Töö sõltub vastastikmõju tugevusest ehk jõust ja läbitud teepikkusest (keha peab muutma
asukohta)    Ühik: J, N*m 
1 J on töö, mida teeb jõud suurusega 1 N kui ta mõjub 1  Mehaaniline   energia   (E)  Iseloomustab   keha   võimet   teha   tööd   (avaldada   teisele   kehale
jõudu ja muuta selle asendit)    E = Ek + Ep
• Kineetiline energia: keha liikumisest tulenev energia. 


• Potentsiaalne energia: keha asetsusest tulenev energia.
Energia ühik on J Võimsus kirjeldab ajaühikus tehtud tööd. Ühik: W Võnkumised
Võnkumine on mingi suuruse perioodiline muutumine tasakaalulise või keskmise väärtuse
ümbruses. Nt. vedrupendel, niitpendel  Võnkumise   toimumine:    Võnkumisvõimeline   süsteem.   Nt.   vedru,   raskus, kinnituskonstruktsioon.   Vajalik   anda   esialgne   energia.   Energia   korduv   muutumine   -
potentsiaalne ja kineetiline energia. Võnkumiste liigid:
Vaba- ehk omavõnkumine – süsteemi sisejõudude mõjul toimuv võnkumine (nt niitpendel).
Sisejõud on gravitatsiooni jõud ja niidi tõmbejõud.
Sundvõnkumine – välise perioodilise jõu mõjul (nt õmblusmasina nõel)  Sumbuvad – võnkumiste ulatus väheneb. Kõik looduslikud vabavõnkumised. 
Mittesumbuvad – võnkumise ulatus ei muutu. Vajalik lisaenergia. Nt pommiga kellapendel,
kojamees autol jne Võnkumist kirjeldavad suurused: 
Amplituud, a, [x0 ] – maksimaalne kaugus tasakaaluasendist 
Hälve, x(t) – kaugus tasakaaluasendist ajahetkel t 
Periood, T – ühe täisvõnke tegemiseks kuluv aeg
Sagedus, f – ajaühikus sooritatud võngete arv, ühik Hz (1/s) 
Nurk- e. ringsagedus, ω – ühik rad/s Harmoonilised võnkumised: Mittesumbuv võnkumine, mille hälve on määratud siinus- või
koosinus-funktsiooniga. Pendel: Amplituud väike, raskuse mõõtmed võrreldes niidi pikkusega väikesed, niit kerge ja
venimatu. 
Matemaatiline pendel: kaalutu, venimatu niidi otsa riputatud masspunkt. Võnkumise energia:  Võnkuval süsteemil on nii Ek kui Ep.   Suletud süsteemis energia  ei
teki ega kao, vaid muutub ühes liigist teise.  Sundvõnkumine  - resonants:  Keha võnkumise amplituudi  kasv välise jõu mõjul.  Mõjub
perioodiline   väline   jõud,   mille   sagedus   langeb   kokku   süsteemi   omavõnkesagedusega
Mehaaniliste sundvõnkumiste resonantsi näited: Kiik, muusikariistade korpus, raadiotehnikas
signaalide selektiivne vastuvõtt. Vibratsioon on väikese amplituudiga kiire mehaaniline võnkumine, värisemine. Vibratsiooni


vähendamiseks  kasutatakse summutavat e.  amortiseeruvat  lüli:   kummirattad,  autokere ja
istemete   amortisaatorid,   kummipuksid,   poroloonikiht   istme   all.   Mootorsael   kummiklots
käepideme ja kere vahel. Vibratsiooni   mõju:  Enamasti   ohutu,   kuid   oluline   teatud   elukutsetel:   kaevurid,   ehitajad
Kestev vibratsioon tekitab   lokaalsed vereringe häireid,   häiritud närvilõpmete tegevust ja
vibrotõbe. Kui kogu keha kestvas vibratsioonis: peavalu, iiveldus, nõrkus. Võnkumised   looduses:  Vabavõnkumised:   Puud   tuules,   lehtede   värisemine Sundvõnkumised: Liikumiseks liigutatakse käsi, jalgu, tiibasid, uimi, viburit  Lained
Lainete   tekkimine:    Mehaanilised   lained   saavad   tekkida  elastses   keskkonnas ,   mis proovib   oma   esialgset   olekut   taastada,   nt   visates   kivi   vette.   Erinev
elektromagnetlainete puhul. Võnkuma hakkavad keskkonna osakesed tõmbavad
kaasa kõrval oleva osakese → laine levib. Lained kannavad edasi energiat,  aga
mitte massi. Üksikud osakesed võnguvad tasakaaluasendi ümber Lainete   jaotus:  Pikilained       (heli,   lained   vedrus).   Levivad   tihenduste   ja   hõrendustega Ristilained (lained veepinnal, valgus, lained paelaga, pillikeeled) 
Lained võivad olla ka segu piki- ja ristilainetest (lained vees)  Laineid iseloomustavad suurused:
Amplituud, a, [x0 ] – maksimaalne kaugus tasakaaluasendist. Ühikuks on võnkuva suuruse
ühik. Näiteks veelainel pikkusühik (m, mm). Võib olla ka rõhk (Pa) 
Hälve, x(t) – kaugus tasakaaluasendist ajahetkel t 
Periood,  T  –   lühim   ajavahemik,   mille   jooksul   antud  ruumipunkti   läbivad   kaks   järjestikust
laineharja.
Sagedus, f – ajaühikus punkti läbiv võngete arv, ühik Hz (Hz=1/s) 
Nurk- e. ringsagedus, ω – ühik rad/s
Laine kõrgus, H - kaugus laine harja ja põhja nivoo vahel.
Lainepikkus, λ - kaugus kahe järjestikuse harja/põhja (samas faasis oleva laine punkti) vahe. Lainete levimise kiirus: Lainete levimise kiirus, v   Ühik: m/s 
Ühe perioodi, T, jooksul levib laine edasi ühe lainepikkuse, λ, võrra.
Kiirus sõltub: laine tüübist (heli vs valgus), keskkonna omadustest (koostis, temp.) 
Ei sõltu laine omadustest (lainepikkus, sagedus)
Elektromagnetkiirguse levimise kiirus vaakumis 3*10 8 m/s, aines alati väiksem. Helilaine: õhus temp. 30°C 344 m/s, tahkistes palju kiirem (nt alumiiniumis 5000 m/s) Energia levimine lainena:  Näited: Päike soojendab maapinda, lained muudavad kallast,
heli tõttu purunenud klaasid jne. 
Laine   tekitamiseks   tehakse   tööd,   pannes   keskkonnaosakese   võnkuma   (töö   → kineetiline energia) 
Mida suurem energia anda, seda suurem on osakese nihe tasakaaluasendist (amplituud) st.


mida suurem on laine amplituud, seda rohkem energiat kannab. Lainete   intensiivsus:  Intensiivsus   näitab   edasi   kantava   energia   hulka,   ajaühikus
pindalaühikut läbiv energia. Laine intensiivsus on võrdeline amplituudi ruuduga. Mehaaniliste lainete intensiivsust mõjutavad tegurid:
Keskkonna   tihedus:  mida   tihedam   keskkond,   seda   intensiivsem   laine.   Ruumalas   on
rohkem massi, st. suurem kineetiline energia.
Laine   leviku   kiirus:  mida   kiiremini   laine   levib,   seda   kiiremini   kantakse   energiat   edasi.
Sagedus   (f):  mida   tihedamini   laine   keskkonda   häirib   (mida   suurem   sagedus),   seda
intensiivsem laine. 
Amplituud:  mida   suurem   amplituud,   mida   kaugemale   keskkonnaosakesed tasakaaluasendist lähevad, seda intensiivsem laine. Mõelda veelainetele! 
NB!!! Intensiivsus ei tähenda edasi kantud kogu energiat, vaid energiat ajaühikus! Lainete   peegeldumine  on   laine   tagasipöördumine   kahe   keskkonna   lahutuspinnalt
esialgsesse keskkonda.
Laine langemisnurk ja peegeldusnurk on pinnanormaali suhtes võrdsed. Lainete murdumine  om laine leviku suuna muutumine liikudes ühest keskkonnast teise.
Põhjustatud erinevatest laine leviku kiirustest. Lainete   lineaarsus:  Visates   vette   2   kivi,   tekivad   mõlema   kukkumiskoha   ümber   lained
Kokkusaamiskohas lained liituvad – aine osakese võnkumine on kahe laine summa. Peale
kohtumist   lained   jätkavad   sama   teed,   nagu   poleks   vahepeal   midagi   juhtunud.   Seda
käitumise kirjeldust nimetatakse superpositsooni printsiibiks. Lainete interferents on kahe või enama sama sagedusega laine liitumisel uue laine teke.
Osades punktides on võnkumised suuremad kui üksikutel lainetel, teistes väiksemad.
Lained liituvad, häirimata üksteist (superpositsiooni printsiip) 
Ükskiku võnkuva osakese võnkumine on summa seda punkti läbivatest võnkumistest – kui
mõlema laine laineharja kõrgus on 1 ühik, siis liitunud laine laineharja kõrgus on 2 ühikut.  Seisulaine  on  interferentsi   erijuht.   Tekib   vastassuunas   levivate   laine   liitumisel,   kui   on
punktid (sõlmed), mis ei liigu. Nt peegelduv laine kumminööril, kitarri keelel. Lainete   difraktsioon  ehk   lainete  paindumine   tõkete   taha  (nt   vee   lained   sadamas,
helilained   nurga   taga).   Kõige   paremini   jälgitav,   kui   takistuse   või   ava   suurus   on   samas
suurusjärgus kui lainepikkus Helilained on miljon korda suuremad kui valguslained Nurga
taha kuuleb, aga ei näe. Valgusallikad tekitavad nähtavaid varje. Huygensi   printsiip;  Avaga   piiritletud   lainefrondi   iga   punkt   on   sekundaarlainete   allikaks
Sekundaarlained on keralained. Kehade ja lainete võrdlus:
KEHAD: On materiaalsed – mingist ainest tehtud
               Ei saa olla samal ajal samas kohas 
               Kokkupõrkel vahetavad energiat


LAINED: Ei ole materiaalsed
               Saavad olla samal ajal samas kohas 
               Saavad läbida üksteist ilma mõjuta Akustika
Helilained e. kuuldav heli e. heli – keskkonnas levivad mehaanilised võnkumised sageduste
vahemikus 16 (20) Hz – 20 000 Hz. Vedelikes ja gaasides levib heli pikilainena, tahkistes ka
ristilainena. Heli on keskkonnas levivad rõhu võnkumised 
NB! Heli ei saa levida vaakumis! Kosmoses ei ole heli! Heli levimise kiirus: Sõltub keskkonnatingimustest, mitte heliallika omadustest! 
Olulist   rolli   mängivad   molekulide   vahelised   seosed,   isel.   Jäikus,   kokkusurutavus.   Mida
jäigem ja raskem kokku suruda, seda suurem helikiirus. Aine tihedus.
Heli levimise kiirus ei sõltu heli sagedusest! 
Õhus 344 m/s (30° C)  (Temperatuuri tõustes 1° C võrra kasvab heli kiirus õhus ca 0.5 m/s) Heli energeetika: laine intensiivsus
Intensiivsus näitab edasi kantava energia hulka (ajaühikus pindala läbiv energia ).  
Laine intensiivsus on võrdeline amplituudi ruuduga. Päikese kiirguse korral kiiritustihedus.
Intensiivsust mõjutavad tegurid: 
Keskkonnatihedus, laine leviku kiirus, laine amplituud, laine sagedus.
Inimene tajub helilaine intensiivsust valjusena. Füüsikaline logaritmiline skaala
Weber-Fechneri   seadus:   kõrv   hindab   välisärritust   (heli   intensiivsus)   logaritmiliselt.
Intensiivsuse logaritmilise skaala ühik: bell (B) Tüüpilised helitugevused
Vaikus 0 dB                                        Sosin 20 dB 
Tavaline kõne 65 dB                           Muruniiduk 90 dB 
Autosignaal 110 dB                            Reaktiivmootor 120 dB Kaja  on tagasi peegeldunud helilaine.
Kasutatakse peegeldava pinna kauguse määramiseks  2∆x = v∆t ∆x  – vahemaa heliallika ja peegeldava pinna vahel,   v  – heli levimise kiirus,   ∆t  – heli
väljumise ja tagasi jõudmise vaheline aeg Doppleri efekt: Heli sageduse näiv muutumine, kui heliallika ja helilainete vastuvõtja kaugus
väheneb või kaugeneb. Doppleri efekti kasutusalad
Kiiruse mõõtmine (autod, pilvede liikumine):
• Seade saadab välja hulga laineid
• Laine jõuab autoni ja peegeldub tagasi 


• Tagasipeegeldunud lainetel teine sagedus, kui välja saadetud lainel 
• Auto kiirus määrab, kui suur on laine sageduse muutus  Doppleri efekt valgusega:
Valguse   sageduse   (lainepikkuse)   näiv   muutumine   valgusallika   ja   vaatleja   vahekauguse
muutumisel. Suurem sagedus tähendab väiksemat lainepikkust.
1)  Sinine   nihe  –   monokromaatse   (kindla   sageduse/lainepikkusega)   valguse   muutumine
sageduse suurenedes (lainepikkuse väiksem) sinakamaks.
2)  Punanihe  –   monokromaatse   valguse   muutumine   sageduse   vähenedes   (lainepikkus
suurem) punakamaks.
Esineb ka valgusega väljaspool nähtavat piirkonda. Näiteks infrapunapiirkonnas sageduse
suurenemise korral muutub valgus tegelikult punasemaks, kuid tegemist on endiselt sinise
nihkega.
Kasutus:  Tähtede   liikumise   jälgimine:   Täht   on   valguse   allikas.   Astronoomid   mõõdavad
tähtedelt saabuva valguse spektreid. Kui spektri jooned nihkuvad saab teha järeldusi tähe
liikumise kohta. Ultraheli, infraheli
Ultraheli: Sagedus üle 20 000 Hz. Lainepikkus väljendub kui kiirus 330 m/s.
Sageduse   suurenedes   (λ   lühenedes)   muutuvad   takistused   suhteliselt   suuremaks   ja
difraktsiooni (lainete paindumine tõkete taha) osatähtsus väheneb
Mida lühem    λ,     seda sirgjoonelisemalt levib laine     Ultraheli kasutamine:  1. Ultrahelilokaator    -  objektide asukoha mittekontaktne määramine.  2 põhiplokki: UH- signaalide   kiirgur  ja   peegeldunud   UH-signaalide   vastuvõtja.   Kasutab  impulssideks
tükeldatud   ultraheli.   Arvutatakse   peegeldunud   ja   kiirgunud   signaalide   ajaline
erinevus. 2. Autode parkimisandurid    3. UHL   merenduses    :   vee   sügavus,   kalaparve   avastamine   (hüdroakustik),   udus   ja sadamates navigeerimine. Infraheli: Elastsuslained sagedusega alla 16 Hz. Minimaalne lainepikkus u. 20,6m
Ei nõrgene eriti levides, kuid paindub – tungib kõikjale. Infraheli allikad: 
Vulkaanipursked                                Maavärinad 
Tormid                                                Reaktiivlennuki “Concorde“ mootor 
Sõiduauto kiirusel 100 km/h              Mootorrataste, kopterite, lennukite ja rakettide liikumine
Laeva mootor                                    Tuule puhumine üle lainete Infraheli mõju organismile: Väsimus, iiveldus, unisus, hirm, ärevus, reageerimiskiiruse ja
tasakaalu nõrgenemine.
Siseelundid   resoneeruvad   IH   (omavõnkesagedus   3-12   Hz).   Raskesti   avastatav,   kuna   ei
neeldu – mikrofonid ei kuule. IH kaasneb akustilise piirkonna müra.


Infraheli positiivsed küljed: 
Maavärisemise eelne hoiatus – seismograaf 
Teatrietendused   (R.   Wood),   kontserdid   (Tištšenko   4.   sümfoonia,   IH   11   Hz,   infrageen)
Killustiku pesemine savist, liivast jm. Soojusfüüsika
Soojusfüüsika  on   füüsika   osa,   mis   käsitleb   nähtusi,   mis   on   seletatavad   aine   osakeste
liikumisega. 
 2 peamist osa: Termodünaamika – soojustnähtuste iseloomustamine läbi aine kui terviku
omaduste – temperatuur, rõhk, ruumala. 
                         Molekulaarfüüsika (statistiline füüsika) – soojusnähtuste iseloomustamine
läbi molekulide omaduste – kiirus, impulss, mass jm molekule iseloomustavate suuruste.
Mikroskoopiline lähenemine 
Lisaks:  Aine ehitus – käsitleb erinevusi gaaside, vedelike ja tahkete kehade vahel. Aine ehitus: 
Universum   koosneb   68.3%   ulatuses   tumeenergiast,   26.8%   ulatuses   tumeainest   ja   ainult
4.9% on „tavalist ainet“. 
Makroskoopiline   keha   koosneb   paljudest   mikroskoopilistest   aktiivsetest   osakestest:
Molekulid (osad: aatomid) 
Aatomid (osad: elektronid, prootonid, neutronid) 
Prootonid ja neutronid (osad: kvargid) Molekul:
Reeglina mitmest aatomist koosnev aineosake.
Soojusfüüsikas   kasutatakse   terminit   kõigi   gaasi   osakeste   kohta   s.h.   monoaatomilised.
Metallid ei koosne molekulidest! Aatom:
Keemilise elemendi väikseim osake 
ᴓ 10-10 m 
Tuuma ᴓ 10-14 m 
Mass:10− 27 – 10−25kg  Aatom- ja molekulmass (M) 
Aatomi ja molekuli massi mõõdetakse aatommassi ühikutes (ühik: u) 
Aatommassi ühik (u) on defineeritud läbi süsinik-12 isotoobi massi, mis on täpselt 12 u 
1 u = 1.660565 ·10− 27kg  Aatomi massi moodustab peamiselt tuumas olevate  prootonite ja neutronite mass, mis on
enamvähem võrdsed. Mendelejevi tabel: Elemendid on jaotatud vastavalt aatomnumbrile, mis
näitab prootonite arvu tuumas. Märgitud võib-olla aatommass. Molekulmassi saamiseks


on vaja liita kõik molekulis olevate aatommassid. Aine osakeste liikumine: Mikroskoopilised osakesed on  pidevas kaootilises liikumises.
Osakeste vahel mõjuvad  tõmbe- ja tõukejõud, andes molekulile  potentsiaalse energia
Liikumine annab kineetilise energia. Osakeste kineetiline ja potentsiaalse energia annavad
kehale siseenergiat. Molekulide soojusliikumine: 
Tahkistes molekulid võnguvad tasakaaluasendite ümber.
Vedelikes lisaks võnkumisele edasiliikumine ja põrkumine naabermolekulidega.
Gaasides  toimub molekulide pidev kaootiline liikumine ja põrkumine teiste molekulidega.
Molekulide liikumiskiirus on suurusjärgus 100 – 1000 m/s . 
Vaba tee pikkus (põrkest põrkeni) on u. 10− 7 m. Aine olekud
Tahke               Vedel 
Gaasiline         Plasma  
Tihti saab aine olekut muuta energia lisamise või eemaldamise teel. Tahked ained/kristallilised
Osakesed on tihedalt koos ja korrapäraselt, tänu molekulide vahelisele tõmbejõule.
Osakesed võnguvad, aga ei liigu oma kohalt.
Ei muuda ruumala ega kuju.
Ei ole kokkusurutav.
Ei voola.
Tavaliselt anisotroopsed (omadused sõltuvad suunast) Vedelik
Osakesed on üksteise lähedal, asetsevad ebaregulaarselt.
Osakesed võnguvad, liiguvad natuke, saavad kohti vahetada.
Võtab anuma kuju, ei täida anumat.
Vähe kokkusurutav – vaba ruumi osakeste vahel on vähe, st ruumala on püsiv.
Voolav
Isotroopne – omadused ei sõltu suunast. Gaas
Osakesed on üksteisest kaugel ja asetsevad ebaregulaarselt.
Osakesed võnguvad ja liiguvad vabalt suurtel kiirustel.
Võtab anuma kuju, selle täites.
Kokkusurutav – osakeste vahel on palju vaba ruumi.
Voolab kergelt.
Kuna osakesi on hõredalt, siis gaas on enamasti läbipaistev.
Sõna gaas tuleb kas kreeka keelest sõnast „kaos“ või sõnast „gahst“ e. vaim  Plasma


Puudub kindel ruumala ja kuju.
Neutraalsete   aatomite,   elektronide   ja   ioonide  segu  (Aatomid   lagunevad   –   elektronid
eemalduvad).
Juhivad elektrit (gaasid on enamasti elektriisolaatorid).
Esineb kõrgetel temperatuuridel ja rõhkudel, gaasi erikuju.
Esineb näiteks Päikesel ja teistel tähtedel.
Välk ja virmalised on plasma. Elav tuli?
Tuli   on  kuumade   gaaside   segu  ja   leek   on   keemiliste   reaktsioonide   tulemus   (hapnik
reageerib kütusega)
Reaktsiooni tulemusel tekib CO2 , aur, valgus, soojus. 
Kui   leek   on  piisavalt   kuum  tekivad  ioonid  ja   tekib  plasma.   Tavalises   tules   on  enamus
ainest gaasiline. Ülekandenähtused   aines  on   mingi   füüsikalise   suuruse   (mass,   energia,   impulss)
ülekandumine   ühest   süsteemi   osast   teise.   Toimuvad   molekulide  soojusliikumise  ja
molekulidevaheliste põrgete tõttu.
Ülekandenähtuste liigid:  Difusioon – massi ülekanne 
                                        Soojusülekanne – energia ülekanne 
                                        Sisehõõre – impulssi ülekanne Difusioon  on molekulide  laialivalgumine  juhusliku, kaootilise  soojusliikumise  tõttu, mille
käigus molekulid jaotuvad ruumis ühtlaselt. Ei nõua lisaenergiat.
Näide: lõhnaõli lõhna levimine ruumis, värvi laiali minemine vette sattudes.
Liikumine toimub  suurema kontsentratsiooniga  alalt  väiksema kontsentratsiooniga  ala
poole.  Aeglane protsess, kuid organismides peamine, mille abil keha saab ja jagab laiali
eluks vajalike ühendeid. 
Difusioon on aeglasem kui molekulide keskmine kiirus (õhus 500 m/s) lubaks. Veel massi edasikandmise viise:
Advektsioon – nt õhu horisontaalne liikumine (tuul) 
Konvektsioon – vertikaalne liikumine raskusjõu mõjul erineva tiheduse tõttu (konvektiivsete
pilvede teke) 
Turbulents – gaasi või vedeliku korrapäratu liikumine, toimub keeriste ja jugadena.
Nimetatud mehhanismid on efektiivsemad kui difusioon. Soojusjuhtivus (konduktsioon):
Kannab  edasi  energiat. Toimub tänu aatomite  võnkumisele – mida soojem keha, seda
intensiivsemalt võnkumine toimub. Kineetiline energia kantakse keha külmematele osadele
üle   (vibratsioon   kandub   edasi).   Kehad   on   omavahel   kontaktis   ja   ühe   keha
molekulide/vabade   elektronide   põrked   teise   keha   molekulidega   annavad   energiat   edasi.
Head soojusjuhid: metallid (hõbe, vask, alumiinium) 
Halvad soojusjuhid: õhk, vill, puit Ülekantav soojushulk Q on seda suurem: 
mida suurem on kehade temperatuuride vahe 
mida suurem on kokkupuute pind 


mida lähemal on kehad üksteisele 
mida kauem ülekanne kestab.  Teisi soojusjuhtivuse liike:
Konvektsioon  –   soe   gaas/vedelik   on   väiksema   tihedusega   ja   kerkib   kõrgemal,   raske
külmem   aine   vajub   alla.   Nt   radiaator   akna   all   tekitab   konvektsioon,   vee   keetmine   pliidil
Kiirgus – energia edasi kandmine läbi elektromagnetkiirguse. Sisehõõre e. viskoossus  on molekulide impulsside ülekandumine.
Aeglasemad   ainekihid   pidurdavad   kiiremate   liikumist,   kiiremad   panevad   aeglasemad
kiiremini liikuma. Esineb, kui aine voolab kihiti ja kihtide liikumiskiirused muutuvad kihist kihti.
Aine viskoossus sõltub temperatuurist. 
REEGLINA: 1) Vedelike viskoossus suureneb temp. alanemisel 
                     2) Gaaside viskoossus väheneb temp. alanemisel  Gaasid     – ülekandenähtustest kõige tugevam difusioon (molekulid saavad vabalt liikuda). Esineb ka  sisehõõre, sest molekulid segavad üksteise liikumist – temperatuuri kasvades
sisehõõre kasvab. Halvad soojusjuhid.
Vedelikud  –  paremad   soojusjuhid  kui   gaasid   ning  sisehõõre  on  suurem.  Difusioon
väiksem. 
Tahked ained – veel paremad soojusjuhid kui vedelikud, difusioon väga vähesel määral.
Sisehõõre puudub täielikult.  Osmoos on lahuses olevate erinevate molekulide erinev difundeerumine (imbumine) läbi 
poolläbilaskva vaheseina/membraani. Selektiivne difusioon. Toimub tänu soojusliikumisele
Vesi difundeerub madala kontsentratsiooniga lahusest kõrge kontsentratsiooniga lahusesse 
Osmoosi suuna määrab lahuse kontsentratsioon, mitte lahustunud aine omadused. Organismi sattumisel harjumuslikust keskkonnast soolasemasse või vähem soolasesse 
keskkonda võib käivituda osmoos.  Hüpertoonne lahus – lahus, kus soolsus on suurem (kui rakul), vett on vähem 
Isotoonne lahus – lahus, kus soolsus on võrdne (raku soolsusega) 
Hüpotoonne lahus – lahus, kus soolsus on väiksem (kui rakul), vett on rohkem Molekulaarfüüsika
Molekülaarfüüsika käsitleb soojusprotsesse lähtudes aine koosseisu kuuluvate molekulide 
(aatomite) liikumisest. 
3 eeldust: • Kõik ained koosnevad molekulidest
                • Molekulid on pidevas liikumises (soojusliikumine) 
                • Molekulide vahel on vastastikmõju  Kasutab mikroparameetreid, mis kirjeldavad aine üksikuid molekule: 


m – molekuli mass             
v – molekuli kiirus (molekuli keskmine kiirus,) E k  – molekuli keskmine kineetiline energia n – kontsentratsioon e. molekulide arv ruumalaühikus (n=N/V) Kõikide üksikute molekulide parameetrite määramine on peaaegu võimatu. Temperatuuri skaala: Paljud suurused omavad antud temperatuuril alati sama väärtust. 
Näide: Metall varda pikkus muutub koos temperatuuri muutmisega, kuid on ühel 
temperatuuril alati sama. Nt. paneme metallvarda vee ja jää segusse.
Sellel põhineb temperatuuri skaala paika panemine. Hg termomeeter: Siiani väga levinud elavhõbedatermomeeter: temperatuuri kasvades Hg 
ruumala kasvab ja Hg sammas tõuseb. Suurema ruumalaga anum ühendatud väga kitsa 
klaasist toruga, milles on väike kogus Hg. Temp. muutudes Hg sammas tõuseb/langeb.  Temperatuur:
Celcius (°C): Aluseks on vee jäätumine (0°C) ja keemine (100°C) ja vahe jaotatud 100 
võrdseks osaks. (Normaalrõhul). Kasutusel igapäevaselt üle maailma.
Fahrenheit (°F): Vesi jäätub 32°F ja keeb 212°F juures. Kasutusel USAs. Absoluutne temperatuuri skaala, K (Kelvin)
T = 0K absoluutne 0 kraad (vastab –273.15 °C) 
Allapoole 0K e. - 273.15 °C ei saa temperatuur minna!  
Mida temp. näitab?
Temp. iseloomustab keha osakeste keskmist kineetilist energiat. Aineosakesed võnguvad, 
pöörlevad ning liiguvad ühest kohast teise, omades sedasi kineetilist energiat. Mida soojem 
on keha, seda kiiremini kehas olevad osakesed liiguvad (kas vibreerivad kiiremini, 
pöörlevad kiiremini või omavad suuremat liikumiskiirust) Millest sõltub kineetiline energia?
1 molekuli kineetiline energia sõltub tema massist 
Molekulide kogumiku kineetiline energia sõltub nende molekulide kogu massist 
Temperatuur ja rõhk sõltuvad molekulide massist Molekulide keskmine kiirus:
Keha temperatuur on võrdeline molekulide keskmise kiirusega. 
Temperatuur iseloomustab keha osakeste keskmist kineetilist energiat – molekulid liiguvad 
erinevate kiirustega ja omavahelistel põrgetel kiirused muutuvad, aga keskmine kiirus on 
püsiv. Ideaalne gaas on reaalse gaasi mudel, kus: 
Molekulidel ei ole mõõtmeid (punktmassid) 
Molekulide põrked anuma seinaga on absoluutselt elastsed – kiirus ei muutu, muutub suund
Molekulide vastastikmõju ei arvestata. Reaalsed gaasid sarnanevad ideaalsele gaasile 
suurtel hõrendustel, kus molekulide mõõtmed on väikesed võrreldes, nende vahelise 
kaugusega.


Gaasi temperatuur
Saab tõestada, et keha temperatuur on võrdeline molekulide keskmise kineetilise 
energiaga.
Gaasimolekuli keskmine kineetiline energia on võrdeline absoluutse temperatuuriga (kehtib 
ka vedelikes ja kristallides). Gaasi rõhk on võrdeline molekulide keskmise kineetilise energiaga. ATMOSFÄÄRI NORMAALRÕHK: 
1 atm = 101300 Pa = 1013 hPa = 1.013 bar = 760 mm Hg Aine hulk, µ: Ühikuks on mool. 1 mool on aine hulk, milles on sama palju molekule, kui 
0.012 kg süsinikus aatomeid. 
NB! Iga aine 1 moolis on alati sama palju molekule.
1 moolis on Avogadro arv molekule.  N A=6.02*10 23 Molaarmass, M on ühe mooli aine mass.
Molaarruumala, Vm ehk ühe mooli gaasi ruumala (normaaltingimustes ehk T = 273 K, p = 1
atm) Vm =22,4 dm3/mol
Igas kuupmeetris gaasis on normaaltingimustel 2.69*10 25 molekuli. See on Loschmidti arv. Gaaside segu: Tihti tegu mitme gaasi seguga. 
Nt. kuiva õhu koostis, 1 moolis:
0.78 mooli lämmastikku (N2 )                   0.21 mooli hapniku (O2 ) 
0.009 mooli argooni (Ar)                           0.0004 mooli süsinikdioksiidi (CO2 ) jm  Hõredate gaaside puhul (ideaalne gaas) eeldame, et molekulid ei ole üksteisega 
vastastikmõjus (v.a. elastsed põrked), seega iga gaasisegu koostisosa saab vaadelda 
eraldi. Oluline nt atmosfääri puhul. Termodünaamika
Termodünaamika on soojusfüüsika osa, mis iseloomustab soojusnähtusi läbi aine kui 
terviku omaduste – temperatuur, rõhk, ruumala, mis moodustavad aine olekuparameetrid.
Ühe olekuparameetri muutmisel muutub vähemalt 1 teine olekuparameeter. 
Kasutab nähtuste kirjeldamiseks makroparameetreid. Soojus on soojusenergia, mis kandub ühelt kehalt teisele, kui kehade temperatuurid on 
erinevad. Süsteemi võime teha tööd (W)
Vaatleme olukordi, kus tööd tehakse aine ruumala muutumise tõttu. Termodünaamikas 
loetakse positiivseks tööd, mida süsteem teeb.  Isobaariline protsess ehk rõhk ei muutu.


Soojushulk ja siseenergia:
Tööd tehakse alati mingi energia arvelt:  1) Süsteemile antud soojushulk.  2)  Süsteemi siseenergia (e. soojusenergia) Soojushulk Q, mis kehale antakse/võetakse on soojusenergia, mis kantakse üle erineva 
temperatuuri tõttu.
Süsteemi siseenergia: 
molekulide kaootiline liikumine – kineetiline energia (kulg-, pöördja võnkliikumine) 
molekulide vastastikmõju – potentsiaalne energia (ideaalsel gaasil ei arvesta) 
Keha siseenergia sõltub temperatuurist   Termodünaamika 1. seadus
Energia jäävuse seadus: Suletud süsteemis energia ei teki ega kao, vaid muutub ühest 
liigist teise. 
Gaasi siseenergiat saab tõsta kui: 1) Lisada süsteemile soojushulga Q ja gaasi ruumala ei muutu (kolb ei liigu), 
siis gaasi temperatuur tõuseb → siseenergia U tõuseb  2) Kui teha gaasi suhtes tööd (vähendada ruumala) ilma soojusvahetuseta  väliskeskkonnaga  Termodünaamika 1. seadus:  Süsteemile antud soojushulk (Q) läheb süsteemi  siseenergia juurdekasvuks (∆U) ja töö (W) tegemiseks süsteemi välisjõudude 
vastu.
NB! energial, soojusel ja tööl on sama ühik: J Adiabaatiline protsess: Protsess, mille jooksul soojusvahetus väliskeskkonnaga puudub.
Q = 0 Isohooriline protsess: Protsess, mille käigus süsteemi ruumala ei muutu st. tööd ei tehta.
∆V = 0 → W = 0 Termodünaamika 2. seadus
Termodünaamika 2. seadus: Soojus ei saa iseenesest minna külmemalt kehalt 
soojemale. Suletud süsteemis toimuvad iseeneslikud protsessid alati süsteemi korratuse 
suunas. 
Määrab ära soojusülekande suuna ning soojusmasinate efektiivsuse. Entroopia, S: Saadud soojushulga ja absoluutse temperatuuri suhet nimetatakse entroopia 
muuduks. Ei ole otseselt mõõdetav termodünaamiline suurus. Võimalik arvutada 
juurdekasv, aga mitte hetkväärtus.
Suletud süsteemis mittekahanev suurus 
• iseeneslike protsesside puhul kasvav
• mõnikord muutumatu  
• entroopia kasv väljendab energia kadu 


Suletud süsteemis ei saa entroopia väheneda! 
Väljendab korrapäratust, segadust. Võimalik vähendada – korrastatuse suurendamine. Soojusfüüsika
Soojusmasin: Muudab soojusenergia mehaaniliseks tööks. 
Soojusmasina areng:   Aurumasin→Sisepõlemismootor→Auruturbiin→Reaktiivmootor Soojusmasina kasutegur,  η (eeta) on tehtud töö ja soojendist saadud soojushulga suhe.
Mida suurem on soojushulkade vahe, seda rohkem mehaanilist tööd saab süsteem teha!  Külmutuskapi töö alused:
1) Kahe erineva temperatuuriga keha korral temperatuurid ühtlustuvad 
2) Kui vedelik aurustub neelab ta soojust (ujumisel veest välja tulles hakkab külm) 
3) Külmutusaine ringleb külmkapi torudes 1) Kompressor surub külmutusgaasi kokku – p ja T tõuseb 
2) Kuum gaas külmiku taga olevatesse torudesse, satub kokku külmema õhuga, annab 
soojust ära – kondenseerub (kondensaator) 
3) Vedelik läbib ventiili – rõhk langeb järsku, temperatuur langeb paisumise tulemusena 
4) Külmutusaine liigub külmkappi, kust absorbeerib külmikus oleva soojuse ja jahutab sees
olevat õhku (T ja p tõusevad) 
5) Külmutusaine aurustub gaasiks ja liigub uuesti kompressorisse.  Aine soojuslikud omadused
Soojuspaisumine: Keha soojendades keha ruumala tavaliselt suureneb:  molekulid  liiguvad kiiremini →  põrkuvad tugevamini → lükkavad üksteist eemale → keha 
suureneb  Termostaat:  Kahe erineva lineaarse paisumisteguriga metallriba kokku pandud.  Soojenemisel pikenevad erinevalt → kaarduvad 
Kaardumine lülitab nt lülitit, seob elektriringi vms. Pindala muutumine:  Temperatuuri tõusmisel keha pindala suureneb. 
Pindala suurenemine: ∆A =  A∆T 2𝛂A∆T   Pindala suureneb 2 korda kiiremini!  Ruumala muutumine:  Temperatuuri tõusmisel keha ruumala suureneb 
Ruumala suurenemine: ∆V =  V∆T 3𝛂A∆T   Ruumala suureneb 3 korda kiiremini! Gaas paisub temperatuuri tõusmisel kõige kiiremini.


Vee soojuspaisumine: Üks vähestest, millel teatud temperatuuridel negatiivne 
soojuspaisumise koefitsient α – teatud temperatuuridel vee ruumala soojenedes väheneb. 
Ruumala muutus tähendab tiheduse muutust – aine kogus ei muutu.
Vesi on kõige suurema tihedusega 4° C juures. Vee eriomaduste olulisus: Sügisel vesi jahtub, kui vee T=4°C, siis vesi raske ja vajub 
põhja. Uus pealmine kiht jahtub ja vajub põhja. Vee temp. ühtlustub. Pealmine kiht jahtub 
alla 4° C – vesi on kergem, jääb pinnale ja jäätub. Elusorganismid saavad põhjas elada. Soojusmahtuvus: Eseme kokkupuutel kõrgema temperatuuriga kehaga, kandub soojus 
jahedamale kehale, mille temperatuur tõuseb. Soojusmahtuvus on ülekantud soojushulga ja
temperatuuri muudu suhe. 
Keha soojusmahtuvus on soojushulk, mis tuleb kehale anda selle temperatuuri tõstmiseks 
ühe kraadi võrra. 
Keha soojusmahtuvus sõltub: keha materjalist, keha massist, välistingimustest – 
temperatuur, rõhk 
Massiühiku (m=1 kg) temperatuuri tõstmine ühe kraadi võrra.
Aine massiühiku soojusmahtuvust nimetatakse aine erisoojuseks.