Leidsid 23 sarnast õppematerjali, mis on seotud failiga "KORDAMINE FÜÜSIKA KONTROLLTÖÖKS „TUUMAFÜÜSIKA“". Need materjalid aitavad sul teemat sügavamalt mõista.
neutron, tuumad, prooton, tuumapomm, aatomituum, aatomituuma, ahelreaktsioon, tuumafüüsika, neutronid, elektron, tuumareaktor, kvark, lõhustumine, ahelreaksioon, seoseenergia, plahvatus, reaktoris, kontrolltööks, katre, pohlak, prootonid, laenguarv, massiarv, tuumaosakeste, gravitatsioon, kvarkide, distantsi, kiiratav, footon, ematuum, prootoniksTuuma mõõtmed Tuum on kerataoline keha aatomi keskmes, mille ümber tiirlevad elektronid. Aatomi läbimõõt 1010m Tuum on umbes 100 000 Tuuma läbimõõt 1015m korda väiksem kui aatom Tuuma on koondunud suurem osa aatomi massist. Tema suurust mõõtis esmakordselt E. Rutherford 1911. aastal. 3 Tuuma koostisosakesed 4 1913.a. Tuuma koostisosakesed nukleonid 1920.a. Prooton Neutron Prootonite arv tuumas Tuuma "täiteaine" määrab keemilise Elektriliselt elemendi. neutraalselt laetud Prooton on positiivselt laetud Tavaliselt on tuumas Prootoni mass neutronid sama palju 1836,1 elektroni massi kui prootonid. 1,6726 · 1027 kg Neutroni mass Prootoni mass on umbes kaks tuhat 1838,7 elektroni massi korda suurem kui 1,6749 · 1027 kg
KT 5 KORDAMINE 1. Milline on tuuma koostis: osakeste nimetused, laengud ja nende tähised? Prooton Z = 1 , Neutron N = neutraalne osake, laeng puudub 2. Mis on massiarv ja isotoop? Massiarv (A) on nukleonide koguarv. (Prootonid+neutronid) Isotoop- keemilise elemendi tuumad, milles prootonite arv on jääv, kuid neutronite arv võib muutuda. 3. Mis jõud on tuumajõud ja tuumajõu eripära? Tuumajõud tuumaosakeste vahel mõjub üks neljast vastastikmõju liigist. See on tugev vastasmõju, mis hoiab tuuma koos. Arvuliselt suur, kuid väikese mõjuraadiusega. 4. Mis on ja kelle poolt avastati looduslik radioaktiivsus? Loodusliku radioaktiivsuse avastas Becquerel, tehes katseid uraanisooladega.
Tuumafüüsika ja relatiivsusteooria Tuuma mõõtmed tuuma on koondunud suurem osa aatomi massist, tuuma läbimõõt on umbes 10 -15 m. Prooton - positiivselt laetud tuumaosakesed. Prootonite arv (aatomnumber ehk järjekorranumber ehk laenguarv) määrab elemendi tuumalaengu ja on võrdne elektronide arvuga aatomis, nii et aatomid on elektriliselt neutraalsed. Tuuma tähtsaim osake, tähistatakse tähega Z. Neutron - elektriliselt neutraalsed tuumaosakesed. Samal elemendil võib tuumas olla erinev arv neutroneid. Neutron on veidi suurema massiga kui prooton. Tähistatakse tähega N. Suure läbitungimisvõimega. Mittestabiilne osake, vaba neutron laguneb prootoniks ja elektroniks. Massiarv prootonite ja neutronite koguarv tuumas. Tähistatakse tähega A. Isotoop - ühe ja sama keemilise elemendi teisendid, millel on aatomituumas ühesugune arv prootoneid, kuid erinev arv neutroneid
Kui panna kiirguse ette metallleht, siis - ja -kiirgused seda ei läbi, kuid -kiirgus läbistas isegi kuni 1 cm paksuse plii kihi. · Neutroni avastastamine Neutroni avastas 1932. aastal Chadwick. Ta avastas, et kui pommitada berülliumi aatomeid -osakestega, tekkib suure läbistamisvõimega kiirgus (väga radioaktiivne). Tegu polnud aga -kiirgusega, vaid mingi suure massiga osakesega. Osake mis ei oma laengut, kuid mille massiarv sarnane prootoni massile on neutron. · Tuumareaktsioon Tuumareaktsiooniks nimetatakse kahe aatomituuma või elementaarosakese ja aatomituuma kokkupõrge, mille tulemusena tekivad uued aatomituumad ja/või elementaarosakesed. · Radioaktiivsuse kolm liiku, kuidas tekivad Radioaktiivsus tekib kui tuuma stabiilsuse tingimised on mingil moel rikutud. Stabiilsuse tingimused: 1. Püsiva tuuma suurus on piiratud. 2. Prootonite ja neutronite energiatasemed peavad olema täidetud alates
100 mlj C 0 ) Termotuumareaktsioonil vabanev energia on saartevaba ja ta suudab anda inimkonnale ammendamatu energiaallika. Kuid sellist temperatuuri on saavutatud ainult hetkeks ( raske on saavutada) Kvark- Koosneb prootonitest ja neutronitest. Kvarkidel on omad laengud (erinevad) ja ta on ka üks elementaarosake ( EHK vastastikmõjuga osake). Igale kvargile antakse üks põhivärv ja kui need kolm põhivärviga valgust kokku suunatakse, siis saadakse valge valgus. ( Prooton ja neutron koosnevad 3 kvargist) Lepton- Tema hulka kuulub elektron. Pole vastastikmõjuga osake. Värvilaeng- Tugeva vastastikmõju laeng. Seal on kolm põhivärvust ( sinine, punane, roheline) Kõik elementaarosakesed on valged! Vaheosake- Osake, mis vahendab vastastikmõju. Kõige tuntum vaheosake on footon ta ei oma seisumassi, eksisteerib ainult liikudes. Footon tuleb mängu energia kandumisel. On veel vaheosakesi, nt mesonid ja gluuonid.
Aatomi tuum Aatomi tuum on mõõtmetelt suurusjärgus 1013 cm. Tuum on väga suure tihedusega. Oma olemuselt on tuum liitosake. Tuuma põhiline koostisosake on prooton (1913) Lisaks prootonitele on tuumas veel neutronid. (1932) nukleonid (lad k nucleus tuum) prootonid ja neutronid Tuuma laeng ja mass Prootoni laeng on positiivne ja võrdne elektroni laenguga Neutronil laengut ei ole Prootonite arv tuuma laeng. Võrdne järjenumbriga perioodilisuse tabelis. Tähistatakse täisarvuga Z Prootoni mass 1836,1 elektroni massi 1,6726 · 1027 kg Neutroni mass 1838,7 elektroni massi 1,6749 · 1027 kg Tuuma massiarv Prootonite ja neutronite koguarv on tuuma massiarv A (nukleonide koguarv) A A
II osa Tuumafüüsika 1) Kirjelda aatomituuma koostist ja ehitust, kui suur (väike) on aatomituum (suurusjärk)? – Aatomituum koosneb prootonitest ja neutronitest. Prootoni tähis on Z, prooton on positiivse laenguga. Neutroni tähis on N ja neutron on laenguta. Neutronite mass on prootonite massist veidi suurem. Tuuma osakeste kogumassi nimetatakse aatommassiks, mille tähis on A. A=Z+N Prootonite kogulaengut nimetatakse tuumalaenguks, mille tähis on ka Z. Tuuma tähis on ZAX, kus X on keemilise elemendi tähis. Tuuma mõõtmed on suurusjärgus 10-14m. Tuuma osakesi hoiab koos tuumajõud, mille tunnused on 1. On looduses esinev tugevaim jõud 2. Ei sõltu osakeste laengust 3
jõud prootonite vahel, kuid kaugemal kahaneb see peaaegu olematuks. 5.Mis määrab aatomi laenguarvu? Millega see veel seotud on? Laenguarv väljendab tuumalaengu suurust elementaarlaengutes ja võrdub prootonite arvuga tuumas tuumas või elektronide arvuga aatomi elektronkattes. See on ühtlasi ka elemendi järjekorranumber perioodilisuse süsteemis. 6.Mis on isotoobid, mis on neis ühesugust ja mis erinevat? Isotoobid on sama elemendi erineva massiarvuga tuumad. Massiarvu erinevus tuleb erinevast neutronite arvust. Ühesugune on neil prootonie arv, kuid erinev võib olla neutronite arv ja seega ka massiarv 7.Millised on stabiilse tuuma tingimused? 1. Püsiva tuuma suurus peab olema piiratud. 2. Prootonite kui ka neutronite energiatasemed peavad olema täidetud alates madalamast 3. Reeglina on stabiilses tuumas neutroneid veidi rohkem kui prootoneid. 8.Mida nimetatakse tuuma seoseenergiaks?
1. teema aatomifüüsika, aatomimudelid Aatomifüüsika käsitleb keemiliste elementide algosakestes - aatomites toimuvaid protsesse. Aatomifüüsika kitsamas mõttes tegeleb aatomite elektronkatete uurimisega; aatomituumas toimuvaid protsesse uurib tuumafüüsika. 1. J. J. Thomson 1903. a. - esimese aatomimudel. Thomsoni aatomimudel kujutas endast sfäärilise sümmeetriaga homogeenset positiivset laengut, mille väljas liigub elektron. 2. Rutherfordi planetaarne aatomimudel 1911.a. Elektronid tiirlevad tuuma ümber, meenutab Päikesesüsteemi ehitust. Oli õige mittekiirgava aatomi suhtes. 3. Bohri aatomimudel 1913.a. Seotud Bohri postulaatitega. Selgitavad, millal aatom kiirgab, millal neelab valguskvante. Rutherfordi katse skeem A - osakeste allikas; K - märklaud (kuldleht);
See jõud on väikestel kaugustel palju tugevam kui tõukuv elektrostaatiline jõud prootonite vahel, kuid kaugemal kahaneb see peaaegu olematuks. 5. Mis määrab aatomi laenguarvu? Millega see veel seotud on? Laenguarvu määrab prootonite arv tuumas ehk tuuma laeng. See on ühtlasi ka elemendi järjekorranumber perioodilisuse süsteemis. 6. Mis on isotoobid, mis on neis ühesugust ja mis erinevat? Isotoobid on ühe elemendi erineva massiarvuga tuumad, ühesugune on neil prootonie arv, kuid erinev võib olla neutronite arv ja seega ka massiarv 7. Millised on stabiilse tuuma tingimused? 1. püsiva tuuma suurus on piiratud 2. tuum peab olema energeetiliselt põhiseisundis 3. tuuma energia peab olema antud osakeste arvu juures minimaalne. 8. Mida nimetatakse tuuma seoseenergiaks? Energia, mis vabaneb, kui üksikutest neutronitest ja prootonitest panna kokku mõni elemendi tuum. 9. Mida nimetatakse tuuma eriseoseenergiaks
protsessid toimuvad pidevalt loodusliku radioaktiivsusena. Prootoni olemasolu ennustas Rutherford 1913.a. aga see avastati kuus aastat hiljem.Rutherfordi arvutused näitasid, et tuumas peavad olema ka teatud laenguta osakesed, mis avastati alles 1932.a. J.Chadwiki poolt uuringutes, et -osakestega pommitatud berülliumis tekkinud kiirgus kujutab endast neutronite voogu ( Nobeli preemia 1935 ) . Massilt prooton 1,672623 neutron 1,674929 10 -27 kg elektron 9,109534 10 - 31 kg Tuuma massi esitatakse aatommassiühikutes ( u ) , mille aluseks on võetud neutraalse süsinikuisotoobi 6 C 12 mass, mis on täpselt 12 u ehk 1 u on 1 / 12 nimetatud aatomi massist. 1 u = 1,6605402 10 -27 kg Sellel skaalal m p = 1,007276 u ning m n = 1,008665 u . 2
tuuma samas ka prootonite arvu ja ka elektronide arvu, tuumalaengut. Massiarv näitab tuuma massi ja prootonite ja neutronite arvu A=Z+N. Radioaktiivsuseks nim tuuma võimet kiirata. -lagunemine tekib, kui tuum on väga suur ja tuumajõud ei jõua seda koos hoida. Tuumast eralduvad 42He- osakesed. On kõige väiksema läbimisvõimega kiirgus. - osake liigub magnetväljas lõunapooluse suunas. -lagunemine: et täita tühja kohta prootonite energia tasemes, muutub neutron prootoniks, lisaks eraldub elektron ja neutraalne osake antineutriino. Tekkinud elektron lahkub tuumast. Läbimisvõimelt keskmine nt ei läbi puitu. Magnetväljas liigub põhjapooluse poole. N=p++e-+antineutriino. -lagunemine tekib, kui tuuma madalamad energia tasemed pole lõpuni täidetud s.t tuum on ergastusseisundis. Ergastatud tuumas hakkavad vastavalt prootonid või
Pika PA-ga lagunevad aeglasemalt. -kiirgus -kiirgus -kiirgus neutroneid liiga palju n->p. Ühtlustab en.tasemeid, ergast.olekust tagasi hüppel. stabiilsuse saamiseks. n->p+ prootonid ja neutronid sätivad + e- muutub vaid siis, kui end madalamatele saab kiirata elektroni. Aine tasemetele(kukkudes jäävuse seadus. Võib ka madalamale tagasi kiirgab Tuum on aatom on liiga suur. tekkida kerge neutraalne suure kvandi -kiirgust.-tuum
c. Rutherfordi õhupallimudel - keskel on positiivse laenguga tuum ja selle ümber tiirlevad erinevatel orbiitidel elektronid d. Bohri planetaarne mudel keskel tuum (+), elektronid (-) tiirlevad ümber tuuma erinevatel orbiitidel ühel ja samal tasapinnal, ühel orbiidil võib olla ka mitu elektroni e. Kaasaegne pilvemudel - Tuuma ümber liikuvad elektronid moodustavad elektronpilved, mille erinevates osades on elektroni leiutõenäosus erinev 2. Sõnasta Bohri 2 postulaati. 1. Elektron liigub aatomis teatud kindlatel lubatud orbiitidel. Lubatud orbiidil liikudes aatom ei kiirga. 2. Elektroni üleminekul ühelt lubatud orbiidilt teisele aatom kiirgab või neelab valgust kindlate portsjonite kvantide kaupa. 3. Millistest osakestest koosnevad aatomituumad? Kuidas on nende osakeste ühine nimetus? Aatomituumad koosnevad prootonitest ja neutronitest - nukleonidest 4. Mida näitab keemilise elemendi järjekorranumber Z? Mida massiarv A?
TUUMAFÜÜSIKA 1.Tuuma ehitus, Miks prootonid ja neutronid ei liitu tohutult suurte tuumajõudude tulemusel? Miks osakesed millel pole välispinda ei lähene rohkem üksteisele? Põhjus on sama, miks elektronid on üle kogu aatomi laiali jagunenud? Vastuse annab mitteklassikaline füüsika KVANTMEHAANIKA Tähtsaim osa on ENERGIAL Kehtivad ranged reeglid Siin on oma osa mitmel füüsikalisel suurusel. : 1. Osake saab omada vaid teatud kindlaid energiaväärtusi (lubatud energiatasemed) 2
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
1.Aatomi ehituse kvantitatiivse teooria loomisel, mis võimaldaks selgitada aatomite spektrite seaduspärasusi, avastati uued mikroosakeste liikumise seadused kvantmehaanika seadused. Thomsoni mudel oli esimene välja pakutud aatomimudel. Thomson oletas, et positiivne laeng täidab ühesuguse tihedusega kogu aatomi ruumala. Lihtsaim aatom, vesiniku aatom, kujutab endast positiivselt laetud kera raadiusega umb 10 astmel -8cm, mille sees asub elektron. Keerukamates aatomites asub positiivselt laetud kera sees mitu elektroni. Aatom sarnaneb keeskiga, milles rosinate rollis on elektronid. Rutherfordi katsed. Elektronide mass on aatomite massist tuhandeid kordi väiksem. Kuna aatom on tervikuna nautraalne, siis langeb järelikult aatomi massi põhiosa aatomi positiivsele laengule. Ta soovitas aatomi positiivse laengu uurimiseks aatomi sondeerimist alfaosekestega, need tekivad raadiumi ja mõnede teiste keemiliste
elektrilaenguga elektronidest. Elementaarlaeng on prootoni ja elektroni täpselt võrdne laeng, 1,6 * 10^-19 3. Mis on joonspekter? Joonspekter ehk aatomi spekter on kindla lainepikkusga valguskiir. 4. Kirjelda lühidalt kuidas aatom energiat omandab/loovutab. Aatom omandab ja loovutab energiat kindlate kvantumite kaupa, sest kiirgus- ja neeldumisspektrid on joonspektrid. 5. Mis on elektronvolt, selle arvuline väärtus? Elektronvolt (eV) on energia, mille omandab elektron, läbides elektriväljas potentsiaalide vahet 1 volt. eV = 1,60 * 10^-19 J 6. Mida peab aatomiga tegema, et ta saavutaks kõrgema energiataseme? Miks? Aatomi kõrgema energiataseme saavutamiseks on vaja aatomit ergastada, et tal oleks mida välja kiirata. 7. Kas aatomid saavad vastu võtta igasugust energia hulka? Põhjenda. Ei, aatomid saavad energiat vastu võtta vaid kindlate osade kaupa. Kõik neelatavad energia kogused peavad jääma kindlate energiatasemete vahedele. 8
korrosioonikindlatesse konteineritesse. Avatud kütusetsükkel lõpeb kasutatud tuumkütuse ja radioaktiivsete jäätmete käitlemise ning vahe- ja lõppladustamisega.. Suletud kütusetsükkel saadakse, kui kasutatud tuumkütus töödeldakse ümber uueks kütuseks, see suunatakse uuesti tuumareaktorisse ja ainult väike kogus jäätmeid läheb lõppladustamisele. 2 4. Aatomituuma omadused. Massidefekt. Seoseenergia: Tuumareaktsioonid. Tuumareaktsioonide efektiivsed ristlõiked. Tuumade lõhustumine. Aatomituum on aatomi väga väike ja tihe keskosa, mis moodustab põhilise osa aatomi massist. Aatomituum koosneb nukleonidest – positiivse laenguga prootonitest ja neutraalse laenguga neutronitest. Tuuma iseloomustavad: laeng, mass, spin, magnetmoment, raadius, el.moment. Nii nagu aatomis, on ka tuumas tuumasisene energia kvantiseeritud: igal nukleonil
Niiviisi mõistetud aatomit nimetatakse neutraalseks aatomiks ehk ioniseerimata aatomiks. Aatomituum koosneb lähestikku asetsevatest nukleonidest positiivse elektrilaenguga prootonitest ja elektrilaenguta (neutraalsetest) neutronitest. Prootoni ja neutroni mass on ligikaudu võrdsed. Prootoneid ja neutroneid hoiab tuumas koos tuumajõud, mis on positiivselt laetud prootonite omavahelisest elektrostaatilisest tõukejõust umbes 100 korda suurem. Nii prootonid kui ka neutronid on fermionid. Prootonite arv tuumas (laenguarv ehk aatomnumber Z) määrab, millise keemilise elemendi aatomiga on tegemist. Et prootonite arv tuumas võrdub ka elektronide arvuga elektronkattes (ioniseerimata aatomi korral), on erineva prootonite arvuga aatomitel erinevad keemilised omadused ja optilised omadused. Sama prootonite arvu, kuid erineva neutronite arvuga (N) aatomid on teineteise isotoobid. Aatomi elektronkate koosneb elektronidest, millel on negatiivne elektrilaeng
Aatomimudel on planetaarne mudel, mis tähendab, et elektronid võnguvad ümber tuumade oma ringorbiitidel nii nagu planeedid liiguvad maailmaruumis ümber päikese, välja arvatud see, et aatomid kaotavad energiat aga planeedid liiguvad takistuseta. Aatomi koguenergia E on summa kineetilisest energiast K ja potentsiaalsest energiast U : Bohr'i aatomit kirjeldavat 2 postulaati: 1.Elektronid võivad aatomis liikuda ainult kindlatel statsionaarsetel orbiitidel. Sellisel orbiidil liikudes elektron ei kiirga. (Niisiis, statsionaarsel orbiidil elektron energiat ei kaota ja võib seal püsida igavesti. Edasi on lihtne: selleks, et aatom kiirgaks, peab elektron orbiiti vahetama.) 2.Elektroni üleminekul suurema energiaga orbiidilt väiksema energiaga orbiidile aatom kiirgab kvandi, üleminekul väiksema energiaga orbiidilt suurema energiaga orbiidile aga neelab selle. Kvant-arvud on täisarvulised kordajad, mis tähistavad lainepikkuste arvu orbiidil: peakvantarv n ruumi dimensioon
Aatomimudel on planetaarne mudel, mis tähendab, et elektronid võnguvad ümber tuumade oma ringorbiitidel nii nagu planeedid liiguvad maailmaruumis ümber päikese, välja arvatud see, et aatomid kaotavad energiat aga planeedid liiguvad takistuseta. Aatomi koguenergia E on summa kineetilisest energiast K ja potentsiaalsest energiast U : Bohr'i aatomit kirjeldavat 2 postulaati: 1.Elektronid võivad aatomis liikuda ainult kindlatel statsionaarsetel orbiitidel. Sellisel orbiidil liikudes elektron ei kiirga. (Niisiis, statsionaarsel orbiidil elektron energiat ei kaota ja võib seal püsida igavesti. Edasi on lihtne: selleks, et aatom kiirgaks, peab elektron orbiiti vahetama.) 2.Elektroni üleminekul suurema energiaga orbiidilt väiksema energiaga orbiidile aatom kiirgab kvandi, üleminekul väiksema energiaga orbiidilt suurema energiaga orbiidile aga neelab selle. Kvant-arvud on täisarvulised kordajad, mis tähistavad lainepikkuste arvu orbiidil: peakvantarv n ruumi dimensioon
3. Tugev ja nõrk vastastikmõju Tugev ja nõrk vastastikmõju esineb ainult mikromaailmas. Tugev vastastikimõju esineb kvarkide vahel ja on tingitud eriliste elementaarosakeste, gluuonite vahetamisest. See avaldub peamiselt tuumajõududena. Need on jõud, mis 7 hoiavad nukleone koos, kuid avalduvad ka tuumareaktsioonide korral. Selle mõjuraadius on väga väike, kuni 10-15 m ( 1 fermi), see on ka aatomituuma läbimõõdu suurusjärk. Tuumajõud esineb nii elektriliselt laetud kui laadimata osakeste vahel. Tuumajõud mõjuvad piiratud arvu osakeste vahel. See arv on määratud osakestega, mis jäävad mõjuraadiusesse. Tuumajõud on erilised veel sellepoolest, et suurematel kaugustel esineb tõmbumine, väiksematel (ca 10-16 m) tõukumine. Nõrk vastastikmõju esineb kõikide elementaarosakeste vahel. Selle mõjuraadius on veel väiksem, alla 10-17 m
annaabi.ee 
