Mikromaailma füüsika (0)

Aatom on keemilise elemendi väikseim osake, läbimõõt 10-10m. Aatomi tuuma suurus 10-15 m. Aatomituum koosneb nukleonidest – positiivse laenguga prootonitest ja laenguta neutronitest .
Thomsoni aatomimudel : aatomit kujutati positiivselt laetud kerana, millesse olid pikitud elektronid.
Rutherfordi planetaarse aatomimudeli järgi on aatomil tuum ja selle ümber liiguvad elektronid. Katses uuriti alfaosakeste hajumist, nende läbi minekut õhukesest metalllehest. Kõige olulisem tulemus: sündis uus nn planetaarne aatomimudel, mille järgi aatomil on olemas tuum ja tuuma ümber liiguvad elektronid.
Bohri 3 postulaati: 1)statsionaalsete olekute postulaat – aatom võib viibida ainult kindlate energiatega olekutes. 2)lubatud orbiitide postulaat – lektronid võivad aatomis asetseda ainult kindlatel orbiitidel . 3)kiirguse postulaat – üleminekul ühelt lubatud orbiidilt teisele, aatom kiirgab või neelab valgust kindlate kvantide kaupa.
Aatom kiirgab kvandi , kui elektron siirdub kõrgemalt madalamale orbiidile.
Aatom neelab kvandi, kui elektron siirdub madalamalt kõrgemale orbiidile.
Kiiratava ( neelatava ) kvandi energia suurus: Kvandi energia on võrdne elektronide energia vahega vastavalt orbiitidel.
Aatomi ehitus: aatomi keskel on tuum, milles sisalduvad nukleonid – prootonid ja neutronid. Tuuma ümber on elektronkate , mille elektronkihtides on elektronid.
Järjekorra nr näitab prootonite arvu ja elektronide arvu.
Massiarv näitab nukleonide arvu (prootoneid+neutroneid).
Perioodi nr näitab elektronkihtide arvu.
Rühma nr näitab A-rühma puhul elektronide arvu väliskihil, B-rühm puhul seda, et väliskihil on kaks elektroni.
Isotoobid on ühe ja sama keemilise elemendi erinevad aatomid . Keemilise elemendi isotoobid erinevd teineteisest neutronite arvu poolest aatomi tuumas, kuid elektrone ja prootoneid on neil sama palju. Nt. harilik vesinik 11H, raske vesinik 21H, üliraske vesinik 31H.
Tuuma jõud on jõud, mille mõjul tuum koos püsib: 1)on tunduvalt suuremad teistest jõududest, 2)mõjuvad väga väikestel kaugustel, 3) tuumajõud ei olene osakeste laengust.
Looduslik radioaktiivsus on aatomituumade iseeneslik lagunemisnähtus, millega kaasneb elementaarosakeste või aatomituumade kiirgumine , selle avastas Becquerel 1896.
Radioaktiivse kiirguse põhiliigid: alfakiirgus , beetakiirgus ja gammakiirgus .
a-kiirgus: a kiired kujutavad heeliumi aatomituumi. Omadused: *a-kiirgus on mõjutatav magnetvälja poolt, *a-kiirguse läbitungimisvõime on väike.
b- kiirgused : 1)b- lagunemine : kiiratakse elektrone, omadused: *on mõjutatav magnetvälja poolt, *läbitungimisvõime on suurem kui a-kiirtel. 2)b+ lagunemine- tuum kiirgab välja positrone.
g-kiirgus kujutab endast suure sagedusega valgus kvante e footon, (00g), omadused: *pole mõjutatav magnetvälja poolt, *võrraldes a ja b-ga on suur läbitungimisvõime, *toimub ainult tuumasisene osakeste ümberkorraldus. Nt. 168O®168O+00g .
Nihkereeglid: 1) a- lagunemisel nihkub element perioodilisussüsteemis kahe koha võrra ettepoole . 2)b- lagunemisel suureneb tuuma laeng ühe võrra ja element nihkub perioodilisussüsteemis ühe koha võrra tahapoole. 3)b+ lagunemisel element nihkub perioodilisessüsteemis ühe koha võrra ettepoole.
Radioaktiivse lagunemise seadus: poolestusaeg(T) on ajavahemik , mille jooksul lagunevad pooled radioaktiivse aine tuumadest. Kõik radioaktiivsed ained lagunevad eksponentsiaalselt, N=N0·2 -t/T. (N-järele jäänud aatomite arv, N0-esialgne aatomite arv, t-ajavahemik, mille jooksul lagunemist vaadeldi, T-poolestusaeg).
Neutron on tuuma laenguta osake, (tähis N, 01n).
Prooton on positiivse laenguga tuumaosake, (tähis 11H, Z). Elektron on negatiivselt laetud osake, mis tiirleb umber aatomi tuuma elektronkattes elektronkihtidel, (tähis -10e , e−).
Positron on positiivse elementaarlaenguga stabiilne elementaarosake (tähis 01e).
Tuuma laengu määrab prootonite arv.
Tuumareaktsioon on reaktsioon , mis toimub tuumade ja elementaarosakeste või aatomituumade vastastikusel toimel.
Seoseenergia on mehaaniline energia, mida on vaja rakendada, et purustada tervik osadeks . Mida suurem on tuuma siseenergia , seda stabiilsem see on. ∆E = ∆M·c2 (ühik eV).
Eriseoseenergia on seosenergia ühe nukleoni kohta.
Eriseoseenergia näitab kui suur energia tuleb kulutada ühe nukleoni kohta, et lõhkuda tuum prootoniteks ja neutroniteks.
Oleneb massiarvust nõnda, et eriseoseenergia leidmiseks tuleb seoseenergia jagada kõikide nukleonide arvuga (ehk ∆E/A).
Massidefekt on tuuma moodustavate nukleonide masside summa ja selle tuuma massi vahe, ∆M = Z·mp + N·mn – Mt (Z-prootonit arv, N-neutronide arv, mp-prootoni seisumass, mn-neutroni seisumass, Mt-tuuma seisumass).
Selgita uraani lõhustumise näitel ahelreaktsiooni kulgemist : kui tuum haarab neutroni, siis ta ergastub ja hakkab deformeeruma. Tuum venib seni, kuni tõukejõud saavad suuremaks tõmbejõududest. Lõpuks tuum lõhustub kaheks osaks ja tõukejõudude tõttu lendavad nad laiali. Selle käigus paisatakse välja 2-3 neutronit, mis hakkavad omakorda lõhestama järgmisi aatomeid. Esimene neutron on kosmilise päritoluga või on tekkinud uraani tuumas.
Kriitiline mass on vähim tuumkütuse kogus, milles tuumalõhustumine saab toimuda iseseisva ahelreaktsioonina. Uraani tuuma jaoks on see 50kg .
Termotuumareaktsioon on kergete tuumade ühinemisreaktsioon , Toimumise tingimused: *üli kõrge temperatuur, * tuumad peavad sattuma tuumajõudude mõjusfääri.
Näide lihtsamast termotuumareaktsioonist 21H+31H ® 42He+n (vabanev energia +17,6 MeV).
Tuumareaktoreid kasutatakse tuumkütuse saamiseks, energiaallikatena tuumaelektrijaamades ja –laevadel ning tuumafüüsika -alasteks teaduslikeks uuringuteks. Tuumaasjandusega seotud põhilised looduskaitseprobleemid: radioaktiivne kiirgus on eluohtlik ja võib suuremate kiirgusdooside korral põhjustada kiiritushaigust. Suuretehnoloogia tingimused raiskavad loodusvarasid ja saastab keskkonda.
Kiiritustõbi on suure radioaktiivse kiirgusannuse tekitatud haigusseisund .
Kiiritustõve esmased tunnused on erutus , peapööritus, peavalu, iiveldus , oksendamine , palavik, hingamise ja südametegevuse kiirenemine .
Põhilised kiirguskaitsemeetmed: kiirgusallikaid varjestatakse, kasutatakse eririietust ja eriseadmeid. Kui kiirgusoht on reaalne või on tekkinud kahtlus ohtliku doosi saamise võimaluse suhtes, tuleb tarvitada kiiritustõve arengut pärssivaid medikamente.