Turinys
Pratarmė ..................................................................................................................................................... 5
Kaip naudotis vadovėliu ..................................................................................................................... 6
6 skyrius. Atomo sandara ......................................................................................................... 9
6.1. Kur yra Visatos centras? .......................................................................................................... 10
6.2. Atomo fizika ............................................................................................................................... 13
6.3. Atomo modelio kūrimas ........................................................................................................ 16
6.4. Planetinis atomo modelis ..................................................................................................... 19
6.5. Atomo branduolys. Izotopai ................................................................................................ 22
6.6. Sąveikos. Elektros krūvis ........................................................................................................ 25
6.7. Jonai. Jonizacija. Plazma ........................................................................................................ 28
Skyriaus „Atomo sandara“ apibendrinimas ............................................................................... 32
7 skyrius. Radioaktyvumas ................................................................................................. 35
7.1. Radioaktyvumas. Radioaktyvumo atradimas ................................................................ 36
7.2. Alfa, beta ir gama spinduliai ................................................................................................. 40
7.3. Radioaktyviųjų virsmų taisyklės ......................................................................................... 43
7.4. Radioaktyvieji izotopai. Jų taikymas ................................................................................. 45
7.5. Radioaktyvumo šaltiniai. Radioaktyvumo poveikis ..................................................... 48
7.6. Foninė radiacija. Radiacinio fono matavimas ................................................................ 51
7.7. Radiacinė tarša. Saugojimosi nuo jos būdai ................................................................... 54
Skyriaus „Radioaktyvumas“ apibendrinimas ............................................................................ 58
8 skyrius. Atomų branduolių virsmai ...................................................................... 61
8.1. Branduolių dalijimosi reakcija ............................................................................................. 62
8.2. Grandininė branduolių dalijimosi reakcija ...................................................................... 65
8.3. Atominės elektrinės ................................................................................................................ 69
8.4. Termobranduolinė reakcija .................................................................................................. 73
8.5. Europos branduolinių tyrimų organizacija (CERN) ...................................................... 76
Skyriaus „Atomų branduolių virsmai“ apibendrinimas ......................................................... 78
9 skyrius. Žemė ir Visata ......................................................................................................... 81
9.1. Visatos sandara ir evoliucija ................................................................................................. 82
9.2. Žvaigždės. Saulės ir kitų žvaigždžių planetos ................................................................ 86
9.3. Žvaigždynai ................................................................................................................................ 90
9.4. Žvaigždžių evoliucijos etapai .............................................................................................. 95
9.5. Gyvybė Visatoje ........................................................................................................................ 99
9.6. Tinkamų gyvybei planetų paieškos. Tranzitų metodas ........................................... 102
Skyriaus „Žemė ir Visata“ apibendrinimas .............................................................................. 106
Priedai .................................................................................................................................................... 108
Dalykinė rodyklė .............................................................................................................................. 112
Šaltiniai ................................................................................................................................................. 116
Kaip naudotis vadovėliu
Kiekvienas skyrius pradedamas
trumpu pristatymu.
Platesniam akiračiui
Moderniosios fizikos etapas
6.3.5 pav.
Šį etapą pradėjo jau minėtas N. Boras (6.3.5 pav.), subūręs
jaunus mokslininkus. Prasiskverbti į atomo paslapčių gelmes
buvo ypač sunku: mikropasaulio taisyklės nuo mums supran
tamų skyrėsi iš esmės. Amžiais kurtą įprastų vaizdinių kalbą
reikėjo keisti nauja. Lentelėje pateikti teiginiai, iliustruojantys
esminius mums įprasto pasaulio ir mikropasaulio skirtumus.
Dž. Doltonui buvo būdingas savotiškas bruožas eikvoti
mokslininko entuziazmą objektyviai neįveikiamoms temoms. Jis taip domėjosi meteoro
loginiais reiškiniais, kad, nepaisydamas fakto, jog neskiria spalvų, aprašė... šiaurės pašvais
tę. Ji Dž. Doltono vaizduotėje virto „elastingu skysčiu, įgavusiu cilindrinių spindulių formą“.
1. Įvardykite tris esminius Dž. Doltono teiginius apie atomą.
2. Prisiminkite, kokias medžiagų savybes vadiname cheminėmis, kokias – fizikinėmis.
3. Įvardykite mažiausią cheminio elemento dalelę ir mažiausią medžiagos dalelę.
4. Palyginkite Demokrito ir Dž. Doltono teiginius – įvardykite jų panašumus ir skirtumus.
5. Kuo iš esmės skyrėsi Dž. Dž. Tomsono ir E. Rezerfordo atomo modeliai?
6. Kuo mikropasaulio taisyklės skiriasi nuo mums suvokiamo makropasaulio tvarkos?
Nurodykite du skirtumus.
7. Italų kilmės fizikas Enrikas Fermis (Enrico Fermi, 1901–1954) teigė, kad sąvoką
„elementarus“ reikia taikyti ne atomui kaip dalelei apibūdinti, o mūsų žinių apie atomą
lygiui. Kaip suprantate šį pasakymą?
8. Kada, jūsų nuomone, baigsis atomo modelio kūrimas?
9. Ar keičiasi jūsų būsena prieš kontrolinį darbą, svarbų susitikimą, įvykį? Kaip manote,
kodėl? Savo atsakymą susiekite su aptariama tema.
Klausimai ir užduotys
Papildoma medžiaga, kurią
galima atverti išmaniajame
įrenginyje, nuskaičius QR kodą.
Naujų sąvokų sąrašas yra temos
mokymosi orientyras.
Neprivaloma, bet naudinga
medžiaga.
Kiekviena tema baigiama
klausimais ir užduotimis.
Atsakydami į klausimus ir
atlikdami užduotis, pasitikrinsite,
kaip supratote temą, taikysite ir
plėtosite savo žinias ir gebėjimus.
Vadovėlio antra dalis sudaryta
iš keturių skyrių.
Vanduo – bene paslaptingiausia medžiaga Gamtoje. Norint suvokti vandens paslapčių
gelmę, būtinas platus akiratis. Todėl vandens lašo ženklas žymės rubriką „Platesniam
akiračiui“. Čia rasite retesnių faktų, nebūtinai tiesiogiai susijusių su nagrinėjama tema,
bet svarbių jūsų akiračio plėtrai.
Temos diskusijoms – klausimai apie begalybę. Mieli aštuntokai, tai niša, kur galite
atsiskleisti kiekvienas – tiks ne tik griežtas akademinis, bet ir aptakus gyvenimiškas ar
lyriškas požiūris. Begalybės ženklas suteiks daugiau laisvės, todėl pasitelkite vaizduotę,
nuojautą, ir kiekvienas pagrįstas atsakymas bus vertingas. Diskutuokite, ieškokite,
dalykitės!
Skerco – šis italų kalbos žodis reiškia pokštą ir vartojamas muzikos žanrui nusakyti. Tad
papokštaukime, žinodami, kad kiekviename pokšte slypi didelė dalis teisybės. Tegul
šią rubriką žymintis besišypsantis smuiko raktas būna mielas kiekvieno gyvenimo
partitūroje.
Skaitykite vadovėlyje naudojamus ženklus
aktyvùmas
radioaktyviõsios mẽdžiagos
45
Aldebarãnas
86
álfa
dalẽlė
19, 33
spindulia˜i
37, 40
vi˜rsmas
43
Alferãkas
91
Alkòras
94
Dalykinė rodyklė
Skyriaus „Atomo sandara“ apibendrinimas
Tema, sąvokos
Sąvokų apibūdinimas, akcentai
6.1. Ku˜r ˜yra Vis˜atos ce˜ntras?
Visatà
Erdvės ir laiko, astronominių kūnų, reiškinių, visų medžiagos ir ener
gijos formų visuma.
Geocentr`inė pasáulio sámprata
Įvaizdis, kad Žemė yra Visatos centre.
Heliocentr`inė pasáulio sámprata
Įvaizdis, kad Saulė yra Visatos centre.
• Sąlyginis Visatos centras ten, kur stebėtojas.
• Dideli ir mažiausi Visatos elementai yra lygiaverčiai.
Kiekvienas
skyrius baigiamas
apibendrinimu.
Apibendrinamosios
lentelės pravers
kartojant išeito
skyriaus medžiagą.
Vadovėlio gale pateikiama dalykinė
rodyklė padės greičiau surasti reikiamą
informaciją.
Atomo sandara
6 skyrius
Nustebsime, kad Visatos cen
tras gali būti bet kur. Pažinimo
spiralė ves mus atomo gelmių
link: gilinsimės, kas slypi jo viduje.
Aptarsime, kas lemia atomo tapa
tybę, medžiagų įvairovę, ką reiš
kia jonizuoti dujas, kas yra elek
tros krūvis. Paaiškės, ką vadiname
izotopais, jonais, plazma. Sužino
sime, kaip buvo kuriamas atomo
modelis. Kalbėsime apie žinomas
ar nuspėjamas sąveikas ir bandy
sime suvokti jų reikšmę.
28
jònai, jonizãcija, plazmà
Naujos
sąvokos:
Jonai
Jau žinome – kai elektronų skaičius atome lygus jo branduolio proto
nų skaičiui, atomas yra neutralus. Iš tokių atomų sudaryta medžiaga yra
neutrali, o iš tokių medžiagų sudaryti kūnai taip pat neutralūs.
Atomai gali dalies elektronų netekti arba kiek nors jų prisijungti. Ato-
mai, kurie neteko dalies elektronų arba kiek nors jų prisijungė, vadina
mi jònais.
Jonai gali būti teigiamieji arba neigiamieji. Prisijungę papildomų
elektronų ir įgavę neigiamąjį elektros krūvį, atomai vadinami neigia
ma˜isiais jònais, arba anijònais. Dalies elektronų netekę atomai – teigia
ma˜isiais jònais, arba katijònais (6.7.1 pav.).
Jonizacija
Jonizãcija – tai procesas, kai iš neutraliųjų atomų susidaro teigia
mieji jonai ir laisvieji elektronai. Gali vykti atskira atomo ar molekulės
jonizacija arba dujų, skysčio ar kietojo kūno jonizacija. Jonizúoti – tai iš
neutralaus atomo išplėšti elektroną. Norint jonizuoti, reikia energijos.
Jonizaciją galima sukelti šviesa, šiluma, elektriniu ir magnetiniu laukais,
vykstant cheminėms reakcijoms ir kitais būdais.
Jonizacija šiluma ir šviesa
Normaliosiomis sąlygomis didžiąją dujų dalį sudaro neutralieji ato-
mai ir molekulės. Paprastumo dėlei tarkime, kad dujas sudaro penki neu
tralieji atomai (6.7.2 pav., a). Pakaitinus dujas žvakės liepsna, atomai, įga
vę energijos, pradeda greitai judėti (6.7.2 pav., b). Keturi atomai susiduria
ir išmuša vieni iš kitų elektronus. Atsiranda keturi teigiamieji jonai ir tiek
pat laisvųjų elektronų (6.7.2 pav., c). Vienas laisvasis elektronas prisijun
gia prie neutraliojo atomo ir šis virsta neigiamuoju jonu (6.7.2 pav., d).
Šiuo atveju šiluma sukėlė jonizaciją.
6.7.1 pav.
Jonai. Jonizacija. Plazma
e-lankos.lt/4gh8 6.7.
a)
b)
c)
d)
6.7.2 pav.
Neutralus atomas
Katijonas
Anijonas
29
6.7.4 pav.
Šviesa taip pat gali sukelti jonizaciją – suteikti elektronams pakanka
mai energijos, kad jie galėtų atsiskirti nuo atomo. 6.7.3 paveiksle pavaiz
duota, kaip išmušamas elektronas iš šviesa veikiamo neutraliojo deguo
nies atomo.
6.7.5 pav.
Plazma
Plazmà (gr. plasma – lipdinys, darinys) vadinamos iš dalies arba
visiškai jonizuotos dujos. Paprastai plazmoje gali būti skirtingų jonų,
laisvųjų elektronų ir neutraliųjų atomų. Visiškai jonizuotose dujose neu
traliųjų atomų nėra.
Plazma yra elektriškai neutrali. Tai reiškia, kad ją sudarančių teigia
mųjų ir neigiamųjų elektringųjų dalelių kiekis yra vienodas (6.7.4 pav.).
Plazminė būsena greta kietosios, skystosios ir dujinės laikoma ke
tvirtąja žinoma agregatine medžiagos būsena (6.7.5 pav.). Net 99,9 % Vi
satos masės sudaro plazma – žvaigždės, tarpžvaigždinės dujos, viršutinė
Žemės atmosferos dalis jonosfera ir pan. yra plazmos būsenos. Žmogus
tokią plazmą gali sukurti tik laboratorijose.
6.7. Jonai. Jonizacija. Plazma
6.7.3 pav.
Neutralusis
deguonies atomas
Saulės šviesa
(energija)
Teigiamasis
deguonies jonas
Neigiamasis
deguonies jonas
Laisvasis
elektronas
Kietoji
Skystoji
Dujinė
Plazminė
Medžiagos būsenos
6 skyrius. Atomo sandara
30
6.7.6 pav.
6.7.7 pav.
6.7.8 pav.
6.7.9 pav.
Jonizacijos pavyzdžiai
Gamtoje galime pamatyti ne vieną natūralios jonizacijos reiškinį.
Viršutinėje Žemės atmosferos dalyje jonosferoje susidaro sidabriškieji
debesys, šiaurės pašvaistės, kyla magnetinių audrų. Būtent dėl šio sluoks
nio galimas radijo ryšys tarp tolimiausių Žemės rutulio vietų. Žaibuojant
jonizuotais kanalais teka labai stipri elektros srovė. Žaibas gali susidaryti
tarp žemės ir debesų, tarp debesų ir debesies viduje (6.7.6 pav.).
Žmogaus sukurta dirbtinė jonizacija naudojama daugelyje sričių:
pavyzdžiui, suvirinant metalus (6.7.7 pav.), dujiniuose lazeriuose – labai
galinguose šviesos šaltiniuose ir kitur. Jonizuotos dujos švyti, kai jomis
teka elektros srovė (6.7.8 pav.). Spalva priklauso nuo dujų rūšies. Ši savybė
pritaikoma apšvietimo lempose. Įvairiu pavidalu išlankstyti praretintųjų
dujų pripildyti šviečiantys vamzdeliai (6.7.9 pav.) panaudojami reklami
nių stendų iliuminacijoms (lot. illuminatio – apšvietimas, išryškinimas)
ir pan.
31
Platesniam akiračiui
Iš Pakrúojo rajono kilęs fizikas ir chemikas Teodoras fon Grotusas (Theodor von Grotthuss,
1785–1822) iškėlė idėją, kad molekulės sudarytos iš dviejų priešingai įelektrintų dalių (polių) –
taip jis nuspėjo, kad egzistuoja jonai. T. fon Grotusas pirmasis pradėjo vartoti terminus „teigia-
masis polius“, „neigiamasis polius“.
Kibirkštis – plonytė smarkiai jonizuotų dujų gija, kuria per akimirką prateka gana stipri elektros
srovė. Kibirkštimi galima išgręžti sudėtingas angas metaluose, pramušti mažas skylutes stikle
ir kitose medžiagose, uždegti benzino ir oro mišinį automobilio variklyje.
Naujas fizikos tyrinėjimų objektas – dulkėtoji plazma. Taip vadinamas įsielektrinusių dulkelių ir
kitų dalelių mišinys. Žemės atmosferoje dulkėtoji plazma susidaro 90 km aukštyje, ledo krista-
lėliams prisijungus laisvuosius elektronus (jų čia gausu dėl jonizuojančiųjų Saulės spindulių).
Ryškiausi tokios plazmos pavyzdžiai: sidabriškieji debesys, Saturno žiedai (6.7.10 pav.), kometų
uodegos, kosminiai ūkai.
6.7.10 pav.
1. Ką vadiname jonais? Plazma?
2. Kuo skiriasi jonai nuo neutraliųjų atomų?
3. Ką vadiname jonizacija?
4. Pateikite natūralios ir dirbtinės jonizacijos pavyzdžių.
5. Ko būtinai reikia, norint jonizuoti atomą?
6. Kokios dujos sudaro 6.7.4 paveiksle (p. 29) pavaizduotą plazmą?
7. Pasidomėkite, ar orą, kuriuo kvėpuojame, galima bent iš dalies vadinti plazma. Kodėl?
8. Parenkite pranešimą viena iš šių temų: „Kaip atsiranda žaibas?“, „Kaip susidaro šiaurės
pašvaistė?“ Pranešimo formą pasirinkite laisvai.
9. Ar kibirkštys, kartais šokčiojančios, šukuojantis plaukus, velkantis megztinį, uždarant
automobilio dureles, panašios į žaibą? Kodėl?
10. Kaip manote, ar kartais mes, žmonės, nebūname panašūs į jonizuojamus atomus, kai
koks nors stiprus poveikis „išmuša iš vėžių“, mus pakeičia? Kokie poveikiai, įvykiai gali mus
„jonizuoti“? Ar galime išsiugdyti atsparumą tokiai „jonizacijai“? Padiskutuokite apie tai.
6.7. Jonai. Jonizacija. Plazma
Klausimai ir užduotys
32
Skyriaus „Atomo sandara“ apibendrinimas
Tema, sąvokos
Sąvokų apibūdinimas, akcentai
6.1. Ku˜r ˜yra Vis˜atos ce˜ntras?
Visatà
Erdvės ir laiko, astronominių kūnų, reiškinių, visų medžiagos ir ener
gijos formų visuma.
Geocentr`inė pasáulio sámprata
Įvaizdis, kad Žemė yra Visatos centre.
Heliocentr`inė pasáulio sámprata
Įvaizdis, kad Saulė yra Visatos centre.
• Sąlyginis Visatos centras ten, kur stebėtojas.
• Dideli ir mažiausi Visatos elementai yra lygiaverčiai.
6.2. Atòmo f`izika
Demokr`ito id´ėjos
Atomai – nedalomos kietosios dalelės.
Jų deriniai sudaro kūnus.
Atomų judėjimas lemia kūnuose vykstančius reiškinius.
Atòmas
Mažiausia elektriškai neutrali cheminio elemento dalelė, kurią sudaro
branduolys ir aplink jį skriejantys elektronai, sudarantys branduolio
apvalkalą. Atomas turi visas cheminio elemento savybes.
Elementãriosios dalẽlės
Stabilios pirminės dalelės, iš kurių sudaryta materija.
Protònas
Teigiamojo krūvio atomo branduolio elementarioji dalelė.
Neutrònas
Neutrali atomo branduolio elementarioji dalelė.
Elektrònas
Neigiamojo krūvio atomo branduolio apvalkalo elementarioji
dalelė.
• Elementarioji – nedaloma.
• Protono ir elektrono krūvių didumas yra vienodas.
• Atomai nekinta.
6.3. Atòmo mòdelio kūr`imas
Dž. Dáltono teiginia˜i
Atomai – nematomi, jų negalima sukurti ar sunaikinti.
To paties cheminio elemento atomai yra vienodi.
Medžiagas sudaro skirtingų cheminių elementų atomų deriniai.
Dž. Dž. Tòmsono mòdelis
Atome – teigiamojo krūvio rutuliuke – padrikai išsidėstę
neigiamojo krūvio elektronai.
Neigiamasis elektronų krūvis savo didumu lygus teigiamajam
rutuliuko krūviui.
E. Rèzerfordo mòdelis
Atomo teigiamasis krūvis sutelktas jo branduolyje.
Elektronai skrieja aplink branduolį lyg planetos apie Saulę.
Moderniõsios f`izikos etãpas
Žinios apie atomą gilėja, jo modelis tobulinamas.
6.4. Planètinis atòmo mòdelis
E. Rèzerfordo bañdymo `išvados
Didžioji atomo tūrio dalis (≈ 99,9 %) yra tuštuma.
Beveik visa atomo masė (≈ 99,5 %) ir visas jo teigiamasis krūvis sutelk
ti jo branduolyje.
33
Tema, sąvokos
Sąvokų apibūdinimas, akcentai
Álfa dalẽlė
Tūkstančius kartų už elektroną masyvesnė teigiamojo krūvio dalelė,
dideliu greičiu išlekianti iš medžiagos, kuri skleidžia savaiminę spin
duliuotę.
Fluoresceñcija
Medžiagų švytėjimas, gavus energijos.
6.5. Atòmo branduolỹs. Izotòpai
Nukleònai
Atomo branduolio dalelės – protonai ir neutronai.
Atòminis ska˜ičius (Z)
Nusako protonų skaičių atomo branduolyje, elektronų skaičių neu
traliame atome, atitinka cheminio elemento eilės numerį periodinėje
elementų lentelėje.
Mãsės ska˜ičius (A)
Nusako nukleonų skaičių branduolyje. Jis lygus protonų skaičiaus ir
neutronų skaičiaus sumai.
Atòmo sudėt`is, nusakýta
žym´ėjimu
ZX
Tokiu žymėjimu nusakoma cheminio elemento (X) atomo sudėtis:
A – nukleonų skaičius, Z – protonų ir elektronų skaičius neutraliame
atome.
Izotòpai
Cheminio elemento atomai, kurių branduoliuose yra toks pat proto
nų skaičius, bet skirtingas neutronų skaičius.
6.6. S´ąveikos. Elèktros kr˜ūvis
S´ąveika
Vieno kūno poveikis kitam; apsikeitimas kuo nors: energija, informa
cija ir pan.
Mãsė
Kūnų gravitacinių savybių matas. Trauka dėl masės – tai gravitacinė
sąveika.
Kr˜ūvis
Kūnų savybė, dėl kurios galima jų elektromagnetinė sąveika.
Įsielèktrinti
Įgauti elektros krūvį.
Kulònas
Elektros krūvio matavimo vienetas.
6.7. Jònai. Jonizãcija i˜r jõs
táikymas
Jònai
Atomai, kurie neteko dalies elektronų arba kiek nors jų prisijungė.
Teigiam´ieji jònai – katijònai
Dalies elektronų netekę atomai.
Neigiam´ieji jònai – anijònai
Atomai, prisijungę papildomų elektronų.
Jonizãcija
Procesas, kai iš neutraliųjų atomų susidaro teigiamieji jonai ir laisvieji
elektronai.
Plazmà
Iš dalies arba visiškai jonizuotos dujos.
Didžioji Visatos dalis yra plazminės būsenos.
Skyriaus „Atomo sandara“ apibendrinimas