Käsitetakomo

Fysiikka ja tutkimusmenetelmä

Fysiikka

Kokeellinen luonnontiede, joka tutkii luonnon perusilmiöitä, rakenteita ja niitä kuvaavia lainalaisuuksia.

Empiirinen tiede

Tieto perustuu havaintoihin, mittauksiin ja kokeisiin.

Luonnontieteellinen menetelmä

Havaintoja, oletuksia, kokeita ja malleja yhdistävä tapa rakentaa luotettavaa tietoa.

Hypoteesi

Perusteltu oletus, jota voidaan testata kokeellisesti.

Fysiikan teoria

Laaja selityskokonaisuus, joka yhdistää havaintoja ja mahdollistaa uusien ilmiöiden ennustamisen.

Malli

Yksinkertaistettu kuvaus todellisuudesta, jolla selitetään ilmiöitä tai tehdään ennusteita.

Pätevyysalue

Olosuhteet ja rajat, joissa mallia voidaan käyttää luotettavasti.

Mittaaminen ja virheet

Suure

Mitattava ominaisuus, kuten pituus, massa tai aika.

Yksikkö

Sovittu vertailuarvo, jonka avulla mitattu ominaisuus ilmaistaan.

Mittaustulos

Lukuarvon ja mittayksikön muodostama suureen arvo.

Mittausvirhe

Mitatun arvon poikkeama suureen todellisesta arvosta.

Satunnaisvirhe

Vaihteleva poikkeama, jonka vaikutusta voidaan pienentää toistamalla mittaus ja laskemalla keskiarvo.

Systemaattinen virhe

Samaan suuntaan vaikuttava poikkeama, jonka syynä voi olla viallinen laite tai menetelmä.

Karkea virhe

Selvä poikkeama, joka syntyy esimerkiksi lukuvirheestä, väärästä kirjauksesta tai laitteen virheellisestä käytöstä.

Merkitsevät numerot

Luvun numerot, jotka kuvaavat mittaustuloksen käytettävissä olevaa tarkkuutta.

Mittalaitteen tarkkuus

Kertoo, kuinka pieniä muutoksia mittavälineellä voidaan luotettavasti havaita.

SI-järjestelmä ja suuruusluokat

SI-järjestelmä

Kansainvälisesti sovittu mittayksikkökokonaisuus, jonka seitsemästä perusyksiköstä muut yksiköt muodostetaan.

Perussuure

Yksi seitsemästä perustaksi valitusta mitattavasta ominaisuudesta, kuten pituus, massa tai aika.

Perusyksikkö

Perustaksi valitulle suureelle sovittu yksikkö, kuten metri, kilogramma tai sekunti.

Johdannaisyksikkö

Perusyksiköistä muodostettu yhdistelmä, kuten nopeuden m/s tai voiman N.

Kerrannaisyksikkö

Etuliitteen avulla muodostettu käytännöllinen yksikkö hyvin suurille tai pienille arvoille.

Etuliite

Yksikön edessä oleva merkintä kertoo kymmenpotenssikertoimen, kuten kilo $10^{3}$ tai milli $10^{-3}$.

Kymmenpotenssi

Muoto $10^{n}$ helpottaa erittäin suurten ja pienten lukujen kirjoittamista ja vertailua.

Suuruusluokka

Kohteen kokoa kuvataan sopivan kymmenen potenssin avulla.

Maailmankaikkeuden perusrakenteet

Alkeishiukkanen

Aineen pienimpiä tunnettuja rakenneosia, joihin kuuluvat kvarkit ja leptonit.

Kvarkki

Protonien ja neutronien rakenneosa, joita näkyvässä aineessa ovat erityisesti ylös- ja alas-kvarkit.

Leptoni

Perushiukkasten ryhmä, johon esimerkiksi elektroni kuuluu.

Protoni

Positiivisesti varautunut atomin ytimen rakenneosa, joka koostuu kvarkeista.

Neutroni

Sähköisesti neutraali atomin ytimen rakenneosa, joka koostuu kvarkeista.

Atomiydin

Tiivis keskiosa, jossa protonit ja neutronit sijaitsevat.

Atomi

Ytimen ja sitä ympäröivien elektronien muodostama aineen rakenneosa.

Molekyyli

Kahden tai useamman atomin muodostama sitoutunut kokonaisuus.

Aurinkokunta

Tähti ja sitä kiertävät planeetat, pienkappaleet sekä muu aine.

Galaksi

Valtava tähtien, kaasun, pölyn ja muun aineen gravitaation sitoma järjestelmä.

Galaksijoukko

Useiden galaksien gravitaation sitoma suuri rakenne.

Avaruus ja maailmankaikkeuden kehitys

Alkuräjähdys

Malli, jonka mukaan aika ja avaruus kehittyivät hyvin kuumasta ja tiheästä alkutilasta.

Maailmankaikkeuden laajeneminen

Galaksien keskimääräiset etäisyydet kasvavat ajan kuluessa.

Punasiirtymä

Kaukaisen kohteen spektriviivat siirtyvät pidemmille aallonpituuksille, mikä kertoo sen etääntymisestä.

Eksoplaneetta

Aurinkokunnan ulkopuolella toista tähteä kiertävä planeetta.

Punainen jättiläinen

Kehitysvaihe, jossa tähti laajenee vedyn vähetessä ja raskaampien ytimien fuusioiden alkaessa.

Valkoinen kääpiö

Keskikokoisen tähden jäljelle jäänyt tiivis ja kuuma ydin, joka vähitellen jäähtyy.

Neutronitähti

Raskaan tähden luhistumisessa syntyvä erittäin tiheä jäännös, joka koostuu pääosin neutroneista.

Musta aukko

Erittäin tiheä massakeskittymä, jonka gravitaatio on niin voimakas, ettei valokaan pääse pois.

Mallintaminen ja kuvaajat

Fysikaalinen malli

Mittauksiin perustuva yksinkertaistus, joka kuvaa luonnon ilmiötä tai rakennetta.

Graafinen malli

Suureiden välinen riippuvuus esitetään koordinaatiston kuvaajana.

Matemaattinen malli

Suureiden välinen riippuvuus esitetään yhtälön avulla.

Kvantitatiivinen malli

Lukuarvoihin perustuva kuvaus, jonka avulla voidaan tehdä numeerisia ennusteita.

Lineaarinen malli

Tasaista muutosta kuvaava suora, jonka kulmakerroin pysyy vakiona.

Suoran sovite

Mittauspisteisiin asetettu suora, joka kuvaa aineiston yleistä riippuvuutta.

Kulmakerroin

Pystyakselin suureen muutos jaetaan vaaka-akselin suureen muutoksella.

Fysikaalinen kulmakerroin

Kuvaajan kaltevuus tulkitaan suureeksi yksiköineen ja ilmiöön liittyvine merkityksineen.

Interpolointi

Mallia käytetään arvon arvioimiseen mitattujen pisteiden väliltä.

Ekstrapolointi

Mallia jatketaan mittausalueen ulkopuolelle, jolloin ennuste on yleensä epävarmempi.

Tiheys ja liikeilmiöt

Tiheys

Kertoo, kuinka suuri massa aineella on tilavuusyksikköä kohti.$$\rho = \dfrac{m}{V}$$

Suoraan verrannollisuus

Toisen suureen kaksinkertaistuessa myös toinen kaksinkertaistuu, ja kuvaaja kulkee origon kautta.

Paikka

Kertoo kappaleen sijainnin valitussa koordinaatistossa tiettynä hetkenä.

Tasainen liike

Paikka muuttuu yhtä paljon yhtä pitkissä aikaväleissä.

Nopeus

Kertoo paikan muutoksen aikayksikössä ja liikkeen suunnan.

Keskinopeus

Koko siirtymä jaetaan siihen kuluneella ajalla.

Kiihtyvyys

Kertoo nopeuden muutoksen aikayksikössä.$$a = \dfrac{\Delta v}{\Delta t}$$

Vapaa pudotus

Liike, jossa ilmanvastus sivuutetaan ja kappaleeseen vaikuttaa vain painovoima.

Putoamiskiihtyvyys

Maan lähellä nopeus muuttuu noin $9{,}81\,\text{m/s}$ joka sekunti.$$g \approx 9{,}81\,\text{m/s}^2$$

Kokeellinen tutkimus

Tutkimuskysymys

Täsmällinen kysymys, johon tutkimuksella pyritään vastaamaan.

Koesuunnitelma

Etukäteen laadittu kuvaus mittauksista, välineistä ja tutkimuksen toteutuksesta.

Mittaussarja

Samasta ilmiöstä järjestelmällisesti kerätty joukko mittaustuloksia.

Toistettavuus

Hyvin kuvattu koe voidaan tehdä uudelleen ja saada samansuuntaisia tuloksia.

Mittausaineisto

Kokeessa kerätyt arvot, havainnot, kuvat tai videot, joita analysoidaan.

Tulosten analyysi

Aineistoa käsitellään laskuilla ja kuvaajilla riippuvuuksien löytämiseksi.

Johtopäätös

Tuloksista tehty perusteltu vastaus tutkimuskysymykseen.

Virhelähde

Tekijä, joka voi aiheuttaa mittaustulokseen poikkeamaa tai epävarmuutta.

Luotettavuus

Arvio siitä, kuinka hyvin menetelmä ja tulokset tukevat tehtyä päätelmää.

Tutkimusraportti

Kirjallinen kuvaus tutkimuskysymyksestä, menetelmästä, tuloksista, johtopäätöksistä ja arvioinnista.

Tiedonhankinta

Tiedonhankinta

Luotettavan tiedon etsimistä esimerkiksi tutkimuksista, oppikirjoista, tietokannoista ja asiantuntijalähteistä.

Tiedontuottaja

Tahon tausta ja tarkoitus vaikuttavat siihen, miten sen julkaisemaa tietoa kannattaa arvioida.

Lähdekritiikki

Lähteen luotettavuutta arvioidaan tekijän, perustelujen, ajantasaisuuden ja muiden lähteiden avulla.

Aineisto

Tutkittava teksti, kuva, taulukko, kuvaaja tai muu tietolähde, josta tehdään päätelmiä.

Objektiivisuus

Tavoite kuvata havaintoja riippumatta tutkijan henkilökohtaisista mielipiteistä.

Energia ympäristössä ja yhteiskunnassa

Energialähde

Aine tai ilmiö, jota hyödynnetään käyttökelpoisen energian tuottamiseen.

Uusiutuva energialähde

Luonnonvara tai ilmiö, jota syntyy jatkuvasti lisää ihmisen käytön kannalta riittävän nopeasti.

Uusiutumaton energialähde

Luonnonvara, jota on rajallinen määrä eikä muodostu nopeasti lisää.

Hiilineutraali energialähde

Sen käyttö ei lisää ilmakehän kasvihuonekaasujen pitoisuutta pitkällä aikavälillä.

Säteilyenergia

Auringosta Maahan kulkeutuva energiamuoto, joka mahdollistaa suuren osan maapallon energiavirroista.

Infrapunasäteily

Näkyvää valoa pitkäaaltoisempaa sähkömagneettista säteilyä, jota lämmin maanpinta lähettää.

Absorptio

Säteily imeytyy aineeseen ja sen kuljettama energia siirtyy aineeseen.

Heijastuminen

Säteily muuttaa pinnalla suuntaansa eikä sen energia absorboidu pintaan.

Ilmastonmuutos

Kasvihuoneilmiö

Ilmakehän kaasut vähentävät Maan lähettämän lämpösäteilyn pääsyä suoraan avaruuteen.

Kasvihuonekaasu

Ilmakehän kaasu, joka absorboi Maan lähettämää infrapunasäteilyä.

Hiilidioksidi

Kasvihuonekaasu, jonka pitoisuutta fossiilisten polttoaineiden käyttö lisää.

Metaani

Voimakas kasvihuonekaasu, jota vapautuu esimerkiksi maataloudessa ja fossiilisten polttoaineiden tuotannossa.

Ilmastonmuutos

Maapallon ilmaston pitkäaikainen muutos, jonka nykyistä lämpenemistä ihmisen kasvihuonekaasupäästöt voimistavat.

Hiilinielu

Järjestelmä, joka sitoo ilmakehästä hiilidioksidia enemmän kuin vapauttaa sitä.

Takaisinkytkentä

Muutos käynnistää vaikutuksen, joka voi vahvistaa tai heikentää alkuperäistä muutosta.

Päästövähennys

Kasvihuonekaasujen vapautumista ilmakehään pienennetään esimerkiksi muuttamalla energiantuotantoa ja kulutusta.

Energia ja energialajit

Energia

Fysiikan keskeinen suure, joka säilyy kaikissa ilmiöissä mutta voi siirtyä ja muuntua.

Joule

SI-järjestelmän energian yksikkö.

Energialaji

Tapa kuvata, missä muodossa energia esiintyy tai varastoituu.

Liike-energia

Kappaleella on tätä liikkeensä vuoksi, ja määrä kasvaa massan tai nopeuden kasvaessa.

Potentiaalienergia

Vuorovaikutukseen liittyvä varastoitunut energiamuoto, jonka määrä riippuu kappaleiden asemasta.

Mekaaninen energia

Liike-energian ja potentiaalienergian muodostama kokonaisuus.

Kemiallinen energia

Atomien ja molekyylien vuorovaikutuksiin varastoitunut energiamuoto, jota vapautuu esimerkiksi palamisessa.

Ydinenergia

Atomiytimien vuorovaikutuksiin liittyvä energiamuoto, jota vapautuu ydinreaktioissa.

Sähköenergia

Sähköisiin vuorovaikutuksiin liittyvä energiamuoto, jota on helppo siirtää sähköverkossa.

Sisäenergia

Aineen rakenneosasten liikkeeseen ja vuorovaikutuksiin liittyvä energiamuoto.

Energian säilyminen

Energian säilymislaki

Energiaa ei synny eikä häviä, vaan sitä voi siirtyä tai muuntua muodosta toiseen.

Energian muuntuminen

Yhden energialajin määrä pienenee samalla kun jonkin toisen määrä kasvaa.

Energian siirtyminen

Energia kulkee kohteesta tai systeemistä toiseen muuttamatta säilymisen periaatetta.

Energiakaavio

Esitys, jolla havainnollistetaan energialajeja sekä niiden muuntumista ja säilymistä.

Lämpö

Energiaa, joka siirtyy lämpötilaeron vuoksi kuumemmasta kohteesta kylmempään.

Hukkaenergia

Energiaa, joka muuntuu laitteen varsinaisen käyttötarkoituksen kannalta hyödyttömään muotoon.

Hyötyenergia

Se osa laitteen ottamasta energiasta, joka saadaan haluttuun tarkoitukseen.

Teho ja energiankulutus

Teho

Kertoo, kuinka nopeasti energiaa siirtyy tai muuntuu.$$P = \dfrac{\Delta E}{\Delta t}$$

Watti

SI-järjestelmän tehon yksikkö, joka vastaa yhtä joulea sekunnissa.

Ottoteho

Kertoo, kuinka nopeasti laite ottaa energiaa energialähteestään.

Antoteho

Kertoo, kuinka nopeasti laite siirtää energiaa haluttuun käyttötarkoitukseen.

Energiankulutus

Tietyssä ajassa käytetty energiamäärä voidaan laskea tehon avulla.$$E = P\Delta t$$

Kilowattitunti

Energiamäärä, joka siirtyy yhden kilowatin teholla yhden tunnin aikana.

Arvokilpi

Laitteen merkintä, josta voidaan lukea esimerkiksi sen sähköverkosta ottama teho.

Sähkön hinta

Käytetyn sähköenergian kustannus saadaan kertomalla kilowattitunnit energian yksikköhinnalla.

Hyötysuhde ja lämpöarvo

Hyötysuhde

Kertoo, kuinka suuri osa otetusta energiasta saadaan hyödyksi.$$\eta = \dfrac{E_{\text{a}}}{E_{\text{o}}}$$

Tehohyötysuhde

Voidaan laskea anto- ja ottotehon suhteena.$$\eta = \dfrac{P_{\text{a}}}{P_{\text{o}}}$$

Ottoenergia

Kokonaisenergiamäärä, jonka laite ottaa toimintaansa varten.

Antoenergia

Laitteen varsinaiseen tarkoitukseen siirtämä tai muuntama energiamäärä.

Siirtohäviö

Energian siirrossa osa energiasta muuntuu hyödyntämättömään muotoon, yleensä lämmöksi.

Lämpöarvo

Kertoo täydellisessä palamisessa vapautuvan energian polttoaineen massayksikköä kohti.

Palamisenergia

Polttoaineesta vapautuva määrä voidaan laskea massan ja lämpöarvon avulla.$$E = Hm$$

Energiatehokkuus

Haluttu hyöty saavutetaan mahdollisimman pienellä energian kulutuksella ja vähäisillä häviöillä.

Energiantuotanto

Energiantuotanto

Luonnossa olevan energian muuntamista ihmisille käyttökelpoiseen muotoon, kuten sähköksi tai lämmöksi.

Voimalaitos

Tuotantolaitos, jossa energialähteen energiaa muunnetaan sähköksi, lämmöksi tai molemmiksi.

Generaattori

Laite, joka muuntaa pyörimisliikkeen energiaa sähköenergiaksi.

Turbiini

Virtaava vesi, ilma tai höyry saa tämän laitteen pyörimään ja käyttämään generaattoria.

Lämpövoimalaitos

Lämpöenergiaa käytetään höyryn tuottamiseen, joka pyörittää turbiinia ja generaattoria.

Lauhdutin

Jäähdyttää turbiinista tulevan höyryn takaisin vedeksi ja siirtää samalla lämpöä ympäristöön.

Yhteistuotanto

Samassa laitoksessa tuotetaan sekä sähköä että hyödynnettävää lämpöä, jolloin hyötysuhde paranee.

Kaukolämpö

Keskitetysti tuotettua lämpöenergiaa siirretään kuuman veden avulla rakennusten lämmitykseen.

Lauhdevoima

Sähköntuotantoa, jossa turbiinin jälkeen jäävää lämpöä ei yleensä hyödynnetä kaukolämpönä.

Energiantuotantotavat

Aurinkovoima

Auringon säteilyenergiaa muunnetaan esimerkiksi aurinkopaneelissa suoraan sähköenergiaksi.

Tuulivoima

Ilman liike-energia pyörittää turbiinia ja generaattoria, joka tuottaa sähköä.

Vesivoima

Veden potentiaali- ja liike-energiaa muunnetaan turbiinin ja generaattorin avulla sähköksi.

Bioenergia

Eloperäiseen aineeseen sitoutunutta kemiallista energiaa hyödynnetään esimerkiksi polttamalla.

Fossiiliset polttoaineet

Kivihiili, öljy ja maakaasu ovat uusiutumattomia polttoaineita, joiden käyttö lisää hiilidioksidipäästöjä.

Ydinvoima

Ydinreaktioissa vapautuvaa energiaa käytetään veden höyrystämiseen ja edelleen sähköntuotantoon.

Maalämpö

Maaperään tai kallioon varastoitunutta lämpöenergiaa siirretään rakennusten lämmitykseen.

Geoterminen energia

Maan sisäisestä lämmöstä peräisin olevaa energiaa hyödynnetään lämmön- tai sähköntuotannossa.

Ympäristövaikutukset

Elinkaari

Tuotantomuodon vaikutuksia tarkastellaan rakentamisesta ja käytöstä aina laitoksen poistamiseen asti.

Hiilidioksidipäästö

Energiantuotannon ilmastovaikutusta voidaan vertailla vapautuvan hiilidioksidin määrän avulla.

Maankäyttö

Eri tuotantotavat tarvitsevat erilaisia pinta-aloja voimaloille, polttoaineille ja siirtoyhteyksille.

Luonnonvarat

Energiantuotanto käyttää materiaaleja ja polttoaineita, joiden saatavuus ja uusiutuminen vaihtelevat.

Ekosysteemivaikutus

Energiantuotanto voi muuttaa eliöiden elinympäristöjä, vesistöjä ja luonnon monimuotoisuutta.

Terveysvaikutus

Tuotantotapojen päästöt, onnettomuusriskit ja muut tekijät voivat vaikuttaa ihmisten terveyteen.

Suuruusluokka

Tuotantotapoja voidaan vertailla esimerkiksi tehon, päästöjen, kustannusten tai pinta-alan mittakaavan avulla.

Joustava energiajärjestelmä

Energiajärjestelmä

Kokonaisuus, johon kuuluvat energian tuotanto, siirto, varastointi ja kulutus.

Hajautettu tuotanto

Energiaa tuotetaan useissa pienissä kohteissa lähellä kuluttajia suurten keskitettyjen laitosten lisäksi.

Älykäs sähköverkko

Digitaalinen verkko ohjaa tuotantoa ja kulutusta sekä välittää tietoa molempiin suuntiin.

Säätövoima

Sähköntuotantoa, jonka määrää voidaan muuttaa nopeasti tuotannon ja kulutuksen tasapainottamiseksi.

Energiavarasto

Energiaa muunnetaan säilytettävään muotoon ja vapautetaan myöhemmin tarpeen mukaan.

Lämpövarasto

Lämpöenergiaa säilytetään esimerkiksi vedessä, maaperässä tai rakennusten rakenteissa myöhempää käyttöä varten.

Vesipumppuvoimala

Ylimääräisellä sähköllä vettä pumpataan ylemmäs, jolloin energia varastoituu veden potentiaalienergiaksi.

Vauhtipyörä

Pyörivään kappaleeseen varastoidaan liike-energiaa, jota voidaan myöhemmin muuntaa takaisin sähköksi.

Mikroverkko

Paikallinen energiaverkko yhdistää lähellä sijaitsevia tuottajia, varastoja ja kuluttajia.

Kestävä energiatalous

Kestävä energiatalous

Energiantuotannossa ja kulutuksessa huomioidaan ekologiset, taloudelliset ja sosiaaliset vaikutukset.

Ekologinen kestävyys

Luonnonvaroja käytetään niin, että ympäristön uusiutumis- ja kantokyky eivät vaarannu.

Taloudellinen kestävyys

Energiaratkaisujen tulee olla kustannuksiltaan ja resurssien käytöltään pitkäjänteisesti toteuttamiskelpoisia.

Sosiaalinen kestävyys

Energiaratkaisuissa huomioidaan ihmisten hyvinvointi, turvallisuus ja oikeudenmukaiset mahdollisuudet saada energiaa.

Energian säästö

Turhaa kulutusta vähennetään muuttamalla toimintaa ja käyttämällä energiaa vain tarpeeseen.

Hukkalämpö

Muuten käyttämättä jäävä lämpö voidaan kerätä talteen ja hyödyntää toisessa kohteessa.

Energian varastointi

Tuotannon ja kulutuksen eriaikaisuutta tasataan säilyttämällä energiaa myöhempää käyttöä varten.

Kestävä kulutus

Energiaa käytetään tarpeisiin tehokkaasti ja ympäristövaikutuksia pyritään vähentämään.

Lämpötila ja termodynaaminen systeemi

Lämpötila

Kuvaa aineen rakenneosasten lämpöliikkeen voimakkuutta.

Kelvinasteikko

Absoluuttinen lämpötila-asteikko, jonka nollakohta $0\,\text{K}$ on alin mahdollinen lämpötila.

Absoluuttinen nollapiste

Alin mahdollinen lämpötila on $0\,\text{K}$ eli $-273{,}15\,{}^{\circ}\text{C}$.

Lämpöliike

Aineen rakenneosasten jatkuvaa satunnaista liikettä ja värähtelyä.

Tilanmuuttuja

Systeemin tilaa kuvaava suure, kuten lämpötila, paine tai tilavuus.

Termodynaaminen systeemi

Tarkasteltavaksi rajattu aine tai alue, jonka energian muutoksia tutkitaan.

Avoin systeemi

Ympäristön kanssa voi vaihtua sekä ainetta että energiaa.

Suljettu systeemi

Ympäristön kanssa voi vaihtua energiaa mutta ei ainetta.

Eristetty systeemi

Ympäristön kanssa ei vaihdu ainetta eikä energiaa.

Lämpötasapaino

Kosketuksissa olevien systeemien lämpötilat ovat tasoittuneet samoiksi.

Lämpölaajeneminen ja lämmön siirtyminen

Lämpölaajeneminen

Useimpien aineiden mitat kasvavat lämmetessä ja pienenevät jäähtyessä.

Pituuden lämpölaajeneminen

Kappaleen pituuden muutos riippuu alkuperäisestä pituudesta, lämpötilan muutoksesta ja materiaalista.$$\Delta L = \alpha L_0 \Delta T$$

Tilavuuden lämpölaajeneminen

Kappaleen tilavuuden muutos riippuu alkuperäisestä tilavuudesta, lämpötilan muutoksesta ja materiaalista.$$\Delta V = \gamma V_0 \Delta T$$

Lämpö

Energiaa, joka siirtyy lämpötilaeron vuoksi kuumemmasta systeemistä kylmempään.

Johtuminen

Energia siirtyy aineen rakenneosasten vuorovaikutusten kautta ilman aineen kokonaisliikettä.

Konvektio

Energia siirtyy liikkuvan nesteen tai kaasun mukana; kulkeutuminen.

Lämpösäteily

Energia siirtyy sähkömagneettisena säteilynä eikä tarvitse väliainetta.

Lämmönjohde

Aine, jossa energia siirtyy johtumalla tehokkaasti.

Lämmöneriste

Aine, jossa energia siirtyy johtumalla hitaasti.

Energiatasapaino

Systeemin energiamäärä pysyy vakiona, kun siihen tulee ja siitä poistuu yhtä paljon energiaa.

Voima ja paine

Voima

Kuvaa kahden kappaleen välisen vuorovaikutuksen voimakkuutta.

Paino

Maan ja kappaleen gravitaatiovuorovaikutuksen voimakkuus.$$G = mg$$

Paine

Kertoo pintaa vastaan kohtisuoran voiman pinta-alayksikköä kohti.$$p = \dfrac{F}{A}$$

Pascal

Paineen SI-yksikkö, joka vastaa yhtä newtonia neliömetrille.

Ilmanpaine

Ilmakehän painosta ja kaasumolekyylien törmäyksistä aiheutuva paine.

Normaalipaine

Sovittu vertailupaine, jonka arvo on noin $101\,325\,\text{Pa}$.

Hydrostaattinen paine

Nesteen oman painon aiheuttama paine kasvaa syvyyden mukana.$$p_{\text{h}} = \rho g h$$

Kokonaispaine

Nesteessä vallitseva paine on pinnan paineen ja hydrostaattisen paineen summa.$$p = p_0 + \rho g h$$

Paine-ero

Kahden alueen erisuuruiset paineet voivat aiheuttaa kappaleeseen voiman.

Kaasun tila ja tilanmuutokset

Kaasun paine

Rakenneosasten törmäykset säiliön seinämiin aiheuttavat makroskooppisesti havaittavan paineen.

Ainemäärä

Kuvaa aineen rakenneosasten lukumäärää, ja sen yksikkö on mooli.

Mooli

Ainemäärä, jossa on noin $6{,}02 \cdot 10^{23}$ rakenneosasta.

Ideaalikaasu

Yksinkertaistettu kaasumalli, jossa hiukkasten oma tilavuus ja keskinäiset vuorovaikutukset sivuutetaan.

Ideaalikaasun tilanyhtälö

Yhdistää kaasun paineen, tilavuuden, ainemäärän ja lämpötilan.$$pV = nRT$$

Isokoorinen muutos

Tilavuus pysyy vakiona, joten paine on suoraan verrannollinen absoluuttiseen lämpötilaan.

Isobaarinen muutos

Paine pysyy vakiona, joten tilavuus on suoraan verrannollinen absoluuttiseen lämpötilaan.

Isoterminen muutos

Lämpötila pysyy vakiona, joten paine ja tilavuus ovat kääntäen verrannolliset.$$pV = \text{vakio}$$

Boylen laki

Vakiolämpötilassa kaasun paine kasvaa tilavuuden pienentyessä.$$p_1 V_1 = p_2 V_2$$

Yhdistetty kaasulaki

Suljetun kaasumäärän tiloja voidaan verrata yhtälöllä, jossa paineen ja tilavuuden tulo jaetaan lämpötilalla.$$\dfrac{p_1 V_1}{T_1} = \dfrac{p_2 V_2}{T_2}$$

Lämpeneminen ja jäähtyminen

Lämpökapasiteetti

Kertoo energiamäärän, joka tarvitaan kappaleen lämpötilan nostamiseen yhdellä asteella.

Ominaislämpökapasiteetti

Kertoo energiamäärän, joka tarvitaan yhden kilogramman lämpötilan nostamiseen yhdellä asteella.

Lämpömäärä

Lämpötilan muutoksessa siirtyvä energia voidaan laskea massan ja ominaislämpökapasiteetin avulla.$$Q = cm\Delta T$$

Veden ominaislämpökapasiteetti

Suuri arvo tarkoittaa, että veden lämpötilan muuttamiseen tarvitaan paljon energiaa.

Sekoituskoe

Eristetyssä systeemissä lämpenevien osien vastaanottama energia vastaa jäähtyvien osien luovuttamaa energiaa.

Lämmitysteho

Kertoo, kuinka nopeasti energiaa siirtyy lämmitettävään kohteeseen.$$P = \dfrac{Q}{\Delta t}$$

Jäähtyminen

Systeemin lämpötila laskee, kun siitä siirtyy energiaa ympäristöön.

Lämpeneminen

Systeemin lämpötila nousee, kun sen sisäenergia kasvaa ilman olomuodon muutosta.

Olomuodon muutokset

Kiinteä aine

Rakenneosat ovat sidottuja paikoilleen ja värähtelevät tasapainoasemiensa ympärillä.

Neste

Rakenneosat ovat lähekkäin mutta voivat liikkua toistensa suhteen.

Kaasu

Rakenneosat liikkuvat lähes vapaasti ja täyttävät käytettävissä olevan tilan.

Sulaminen

Kiinteä aine muuttuu nesteeksi ja vastaanottaa energiaa.

Jähmettyminen

Neste muuttuu kiinteäksi ja luovuttaa energiaa ympäristöön.

Höyrystyminen

Neste muuttuu kaasuksi ja vastaanottaa energiaa.

Tiivistyminen

Kaasu muuttuu nesteeksi ja luovuttaa energiaa ympäristöön.

Sublimoituminen

Kiinteä aine muuttuu suoraan kaasuksi ilman nestemäistä vaihetta.

Härmistyminen

Kaasu muuttuu suoraan kiinteäksi aineeksi ilman nestemäistä vaihetta.

Ominaissulamislämpö

Kertoo yhden kilogramman sulattamiseen tarvittavan energian sulamispisteessä.$$Q = sm$$

Ominaishöyrystymislämpö

Kertoo yhden kilogramman höyrystämiseen tarvittavan energian kiehumispisteessä.$$Q = rm$$

Faasikaavio ja kosteus

Faasikaavio

Esittää aineen olomuodon lämpötilan ja paineen funktiona.

Kolmoispiste

Lämpötila ja paine, joissa kiinteä, neste ja kaasu voivat esiintyä tasapainossa yhtä aikaa.

Kriittinen piste

Tämän lämpötilan yläpuolella kaasua ei voi nesteyttää pelkästään painetta kasvattamalla.

Kiehuminen

Höyrystymistä tapahtuu koko nesteessä, kun höyrynpaine saavuttaa ympäristön paineen.

Haihtuminen

Nesteen pinnalta tapahtuvaa höyrystymistä, jota voi tapahtua kaikissa lämpötiloissa.

Kylläinen höyry

Kaasussa on tietyssä lämpötilassa suurin mahdollinen määrä kyseisen aineen höyryä.

Suhteellinen kosteus

Kertoo vesihöyryn määrän suhteessa kyseisen lämpötilan suurimpaan mahdolliseen määrään.

Kastepiste

Lämpötila, johon ilma on jäähdytettävä, jotta vesihöyry alkaa tiivistyä.

Kiehumispiste

Lämpötila riippuu ympäristön paineesta ja nousee paineen kasvaessa.

Mekaaninen työ ja sisäenergia

Mekaaninen työ

Voiman avulla siirtyvä energia saadaan voiman ja voiman suuntaisen matkan tulona.$$W = Fs$$

Sisäenergia

Rakenneosasten liike- ja vuorovaikutusenergioiden muodostama systeemin energiamäärä.

Termodynamiikan ensimmäinen pääsääntö

Sisäenergia muuttuu lämmön siirtymisen ja systeemiin tehdyn työn vaikutuksesta.$$\Delta U = Q + W$$

Joulen koe

Mekaanisen työn muuttuminen sisäenergiaksi havaitaan veden lämpötilan nousuna.

Kaasun tekemä työ

Laajeneva kaasu tekee työtä ympäristöön, kun sen tilavuus kasvaa.

Tilavuustyö

Vakiopaineessa kaasun tekemän työn suuruus riippuu paineesta ja tilavuuden muutoksesta.$$W = p\Delta V$$

Adiabaattinen muutos

Systeemin ja ympäristön välillä ei siirry lämpöä, joten työ muuttaa sisäenergiaa.

Isoterminen prosessi

Lämpötila ja ideaalikaasun sisäenergia pysyvät vakioina prosessin aikana.

Energian säilyminen

Energia ei synny eikä häviä, vaan siirtyy ja muuntuu eri muotoihin.

Lämpövoimakoneet

Lämpövoimakone

Muuntaa osan kuumasta systeemistä saadusta energiasta mekaaniseksi työksi.

Kuumalähde

Korkeamman lämpötilan systeemi, josta kone vastaanottaa energiaa lämpönä.

Kylmälähde

Matalamman lämpötilan systeemi, johon kone luovuttaa osan vastaanottamastaan energiasta.

Hukkalämpö

Kylmempään ympäristöön siirtyvä energia, jota ei saada muutettua hyödylliseksi työksi.

Hyötysuhde

Kertoo, kuinka suuri osa vastaanotetusta energiasta saadaan hyödylliseksi työksi.

Kiertoprosessi

Systeemi käy läpi tilanmuutoksia ja palaa lopuksi alkuperäiseen tilaansa.

Jäähdytyskone

Työn avulla siirtää energiaa kylmemmästä tilasta lämpimämpään ympäristöön.

Lämpöpumppu

Siirtää ulkopuolisen työn avulla energiaa viileämmästä ympäristöstä lämmitettävään tilaan.

Kompressori

Puristaa jäähdytysainetta, jolloin sen paine ja yleensä myös lämpötila kasvavat.

Ilmasto ja lämpö

Säteilytasapaino

Maapallon lämpötila pysyy vakaana, kun vastaanotettu ja avaruuteen säteilevä teho ovat yhtä suuret.

Kasvihuoneilmiö

Ilmakehä absorboi osan Maan lämpösäteilystä ja nostaa maanpinnan keskilämpötilaa.

Kasvihuonekaasu

Ilmakehän kaasu, joka absorboi ja lähettää infrapunasäteilyä.

Hiilidioksidi

Pitkäikäinen kasvihuonekaasu, jonka pitoisuutta fossiilisten polttoaineiden käyttö lisää.

Albedo

Kertoo, kuinka suuri osa pintaan saapuvasta säteilystä heijastuu takaisin.

Jääpalaute

Jään väheneminen pienentää heijastavuutta ja lisää Auringon energian absorboitumista.

Merien lämpeneminen

Veden suuri ominaislämpökapasiteetti saa meret varastoimaan suuren määrän energiaa.

Merenpinnan nousu

Johtuu erityisesti mannerjään sulamisesta ja meriveden lämpölaajenemisesta.

Merijään sulaminen

Kelluvan jään sulaminen ei itsessään merkittävästi nosta merenpintaa.

Ilmastonmuutos

Maapallon pitkäaikainen lämpeneminen muuttaa energiatasapainoa, jäätiköitä, meriä ja muita ilmastojärjestelmän osia.

Liikkeen suureet

Paikka

Kertoo kappaleen sijainnin valitussa koordinaatistossa tiettynä ajanhetkenä.

Matka

Kertoo kappaleen kulkeman reitin kokonaispituuden.

Siirtymä

Kertoo kappaleen paikan muutoksen ja suunnan.$$\Delta x = x_2 - x_1$$

Nopeus

Kertoo paikan muuttumisnopeuden ja liikkeen suunnan.

Vauhti

Kertoo liikkeen nopeuden suuruuden ilman tietoa suunnasta.

Keskinopeus

Koko siirtymä jaetaan siihen kuluneella ajalla.$$v_{\text{ka}} = \dfrac{\Delta x}{\Delta t}$$

Hetkellinen nopeus

Kertoo kappaleen nopeuden tietyllä ajanhetkellä.

Tasainen liike

Nopeus pysyy vakiona, joten paikka muuttuu yhtä paljon yhtä pitkissä aikaväleissä.

Liikkeen kuvaajat

Paikan kuvaaja

Esittää kappaleen paikan ajan funktiona.

Kuvaajan tangentti

Suora, joka koskettaa käyrää tarkasteltavassa pisteessä ja kertoo hetkellisen muutosnopeuden.

Tangentin kulmakerroin

Paikan kuvaajassa se antaa kappaleen hetkellisen nopeuden.

Nopeuden kuvaaja

Esittää kappaleen nopeuden ajan funktiona.

Kuvaajan pinta-ala

Nopeuden aika-kuvaajan ja aika-akselin välinen etumerkillinen pinta-ala antaa siirtymän.

Kiihtyvyyden kuvaaja

Esittää kappaleen kiihtyvyyden ajan funktiona.

Nopeuden muutos

Kiihtyvyyden aika-kuvaajan etumerkillinen pinta-ala antaa nopeuden muutoksen.

Graafinen derivointi

Kuvaajan kulmakertoimien avulla muodostetaan muuttumisnopeutta kuvaava uusi kuvaaja.

Kiihtyvä liike

Kiihtyvyys

Kertoo nopeuden muuttumisnopeuden.$$a = \dfrac{\Delta v}{\Delta t}$$

Keskikiihtyvyys

Nopeuden kokonaismuutos jaetaan siihen kuluneella ajalla.

Hetkellinen kiihtyvyys

Kertoo nopeuden muuttumisnopeuden tietyllä ajanhetkellä.

Tasainen kiihtyvyys

Kiihtyvyys pysyy vakiona, joten nopeus muuttuu tasaisesti.

Tasaisesti kiihtyvän liikkeen nopeus

Nopeus kasvaa tasaisesti ajan mukana.$$v = v_0 + at$$

Tasaisesti kiihtyvän liikkeen paikka

Paikka saadaan alkupaikan, alkunopeuden ja kiihtyvyyden avulla.$$x = x_0 + v_0 t + \tfrac{1}{2}at^2$$

Putoamiskiihtyvyys

Maan lähellä vapaasti putoavan kappaleen kiihtyvyyden suuruus.$$g \approx 9{,}81\,\text{m/s}^2$$

Vapaa pudotus

Liike, jossa kappaleeseen vaikuttaa vain paino ja ilmanvastus jätetään huomiotta.

Vuorovaikutus ja Newtonin lait

Vuorovaikutus

Kahden kappaleen välinen tapahtuma, jossa kappaleet voivat muuttaa toistensa liikettä tai muotoa.

Voima

Kuvaa vuorovaikutuksen voimakkuutta, ja sen yksikkö on newton.

Newtonin ensimmäinen laki

Kappale säilyttää liiketilansa, jos siihen vaikuttava kokonaisvoima on nolla; jatkavuuden laki.

Inertia

Kappaleen hitaus: ominaisuus vastustaa liiketilansa muuttumista.

Newtonin toinen laki

Kokonaisvoima aiheuttaa kappaleelle kiihtyvyyden; dynamiikan peruslaki.$$\Sigma\overline{F} = m\overline{a}$$

Kokonaisvoima

Kappaleeseen vaikuttavien voimien vektorisumma.

Newtonin kolmas laki

Vuorovaikutuksessa kappaleet kohdistavat toisiinsa yhtä suuret mutta vastakkaissuuntaiset voimat.

Voima ja vastavoima

Kaksi yhtä suurta vastakkaissuuntaista voimaa vaikuttavat eri kappaleisiin samassa vuorovaikutuksessa.

Voimat ja liikeyhtälö

Voimakuvio

Piirros, jossa esitetään kaikki tarkasteltavaan kappaleeseen vaikuttavat voimat nuolina.

Paino

Maan kappaleeseen kohdistama gravitaatiovoima.$$G = mg$$

Tukivoima

Pinnan kappaleeseen kohdistama voima, joka suuntautuu kohtisuoraan pintaa vastaan.

Jännitysvoima

Kireän langan tai narun kappaleeseen kohdistama voima suuntautuu langan suuntaisesti.

Liikeyhtälö

Newtonin toisen lain sovellus, jossa kappaleeseen vaikuttavien voimien summa yhdistetään kiihtyvyyteen.

Voimakomponentti

Voiman osa valitussa koordinaatiston suunnassa.

Komponenttimuoto

Liikeyhtälö kirjoitetaan erikseen esimerkiksi vaaka- ja pystysuunnassa.

Tasapainoehto

Etenemisliikkeen tasapainossa kappaleeseen vaikuttavien voimien vektorisumma on nolla.$$\Sigma\overline{F} = \overline{0}$$

Kalteva taso

Tilanne helpottuu valitsemalla koordinaatisto tason suuntaiseksi ja jakamalla voimat komponentteihin.

Kitka, vastusvoimat ja noste

Kitka

Kosketuksessa olevien pintojen välinen voima vastustaa niiden suhteellista liikettä tai liikkeelle lähtöä.

Lepokitka

Estää pintojen liukumisen toistensa suhteen ja mukautuu tarvittavaan suuruuteen enimmäisarvoonsa asti.

Liikekitka

Vastustaa toistensa suhteen liukuvien pintojen liikettä (liukukitka).$$F_{\mu} = \mu N$$

Kitkakerroin

Aineparista riippuva dimensioton luku, joka kuvaa pintojen välistä kitkaa.

Väliaineen vastus

Kaasu tai neste kohdistaa liikkuvaan kappaleeseen liikkeen suuntaa vastustavan voiman.

Ilmanvastus

Ilman kappaleeseen kohdistama vastusvoima kasvaa yleensä nopeuden kasvaessa.

Rajanopeus

Vakionopeus, joka saavutetaan, kun vastusvoima ja muut liikkeen suuntaiset voimat kumoavat toisensa.

Noste

Nesteen tai kaasun kappaleeseen kohdistama ylöspäin suuntautuva voima.

Työ ja mekaaninen energia

Mekaaninen työ

Voima siirtää energiaa kappaleeseen tai siitä pois siirtymän aikana.$$W = Fs\cos\alpha$$

Liike-energia

Liikkeeseen liittyvä energia riippuu massasta ja nopeudesta.$$E_{\text{k}} = \tfrac{1}{2}mv^2$$

Potentiaalienergia

Konservatiiviseen vuorovaikutukseen liittyvä energia riippuu kappaleiden asemasta.

Painon potentiaalienergia

Maan lähellä gravitaatioon liittyvä energia.$$E_{\text{p}} = mgh$$

Konservatiivinen voima

Voiman tekemä työ riippuu vain alku- ja loppuasemasta, ei kuljetusta reitistä.

Mekaaninen energia

Liike-energian ja potentiaalienergian summa.$$E_{\text{mek}} = E_{\text{k}} + E_{\text{p}}$$

Energian säilyminen

Eristetyssä systeemissä energian kokonaismäärä pysyy vakiona.

Mekaanisen energian säilyminen

Mekaaninen energia säilyy, kun vain konservatiiviset voimat tekevät työtä.

Energiaperiaate

Mekaanisen energian muutos on yhtä suuri kuin ei-konservatiivisten voimien tekemä työ.$$\Delta E_{\text{mek}} = W_{\text{muut}}$$

Työperiaate

Kappaleeseen vaikuttavan kokonaisvoiman tekemä työ on yhtä suuri kuin liike-energian muutos.$$W_{\text{kok}} = \Delta E_{\text{k}}$$

Liikemäärä, impulssi ja törmäykset

Liikemäärä

Kappaleen massan ja nopeuden tulo on vektorisuure.$$\overline{p} = m\overline{v}$$

Impulssi

Kuvaa voiman kokonaisvaikutusta tietyn ajan kuluessa; vakiovoimalla:$$\overline{I} = \overline{F}\Delta t$$

Impulssiperiaate

Kappaleen saama impulssi on yhtä suuri kuin sen liikemäärän muutos.$$\overline{I} = \Delta\overline{p}$$

Voima-aikakuvaaja

Kuvaajan ja aika-akselin välinen pinta-ala antaa kappaleen saaman impulssin.

Liikemäärän säilyminen

Eristetyn systeemin kokonaisliikemäärä pysyy vuorovaikutuksessa muuttumattomana.

Törmäys

Lyhytkestoinen vuorovaikutus, jossa kappaleiden nopeudet ja liikemäärät voivat muuttua nopeasti.

Kimmoisa törmäys

Kokonaisliikemäärän lisäksi myös kappaleiden yhteenlaskettu liike-energia säilyy.

Kimmoton törmäys

Kokonaisliikemäärä säilyy, mutta osa liike-energiasta muuttuu muihin energiamuotoihin.

Täysin kimmoton törmäys

Törmäyksen jälkeen kappaleet liikkuvat yhdessä samalla nopeudella.

Yksiulotteinen törmäys

Kappaleiden liike tapahtuu samalla suoralla, joten liikemäärän suunnat voidaan käsitellä etumerkeillä.

Momentti ja tasapaino

Statiikka

Mekaniikan osa-alue, jossa tutkitaan paikallaan pysyvien kappaleiden tasapainoa.

Tasapaino

Tila, jossa kappaleen etenemis- ja pyörimisliike eivät muutu.

Momentti

Suure, joka kuvaa voiman vääntövaikutusta.$$M = Fr$$

Vääntövaikutus

Voiman vaikutus, joka pyrkii kiertämään kappaletta.

Kiertoakseli

Suora, jonka ympäri kappale pyörii tai voisi pyöriä.

Voiman vaikutussuora

Suora, joka kulkee voiman vaikutuspisteen kautta voiman suuntaisesti.

Momenttivarsi

Kiertoakselin ja voiman vaikutussuoran välinen kohtisuora eli lyhin etäisyys.

Kokonaismomentti

Kappaleeseen vaikuttavien voimien momenttien summa valitun kiertoakselin suhteen.

Etenemisen tasapainoehto

Kappale ei kiihdy, kun siihen vaikuttavien voimien vektorisumma on nolla.$$\Sigma\overline{F} = \overline{0}$$

Pyörimisen tasapainoehto

Kappaleen pyörimisliike ei muutu, kun siihen vaikuttavien momenttien summa on nolla.$$\Sigma M = 0$$

Painopiste

Piste, johon kappaleen painon voidaan ajatella kokonaisuudessaan vaikuttavan.

Tukipinta

Kappaleen alustaa koskettavien kohtien rajaama alue, jonka yläpuolella painopisteen on oltava, jotta kappale ei kaadu.

Ympyräliike

Ympyräliike

Liike, jossa kappaleen rata on ympyränmuotoinen.

Tasainen ympyräliike

Liike ympyräradalla niin, että nopeuden suuruus pysyy vakiona mutta sen suunta muuttuu jatkuvasti.

Ratanopeus

Ympyrärataa pitkin liikkuvan kappaleen nopeuden suuruus.$$v = \dfrac{2\pi r}{T}$$

Normaalikiihtyvyys

Ympyrän keskipistettä kohti suuntautuva kiihtyvyys.$$a_{\text{n}} = \dfrac{v^2}{r}$$

Ympyräradan säde

Etäisyys radan keskipisteestä radalla liikkuvaan kappaleeseen.

Pyörähdys

Yksi kokonainen kierros ympyräradalla.

Ympyräliikkeen kokonaisvoima

Tasaisessa ympyräliikkeessä keskipistettä kohti suuntautuva voimien summa, joka aiheuttaa normaalikiihtyvyyden.$$\Sigma F = \dfrac{mv^2}{r}$$

Gravitaatio ja planetaarinen liike

Gravitaatiovuorovaikutus

Massallisten kappaleiden välinen aina vetävä vuorovaikutus.

Gravitaatiovoima

Voima, jolla kaksi massallista kappaletta vetävät toisiaan puoleensa.

Yleinen gravitaatiolaki

Gravitaatiovoima on verrannollinen kappaleiden massojen tuloon ja kääntäen verrannollinen etäisyyden neliöön.$$F = \gamma\dfrac{m_1 m_2}{r^2}$$

Gravitaatiovakio

Luonnonvakio, joka määrää gravitaatiovuorovaikutuksen voimakkuuden.$$\gamma \approx 6{,}67 \cdot 10^{-11}\,\text{N}\cdot\text{m}^2/\text{kg}^2$$

Gravitaatiokenttä

Massallisen kappaleen ympärillä oleva alue, jossa toiseen kappaleeseen vaikuttaa gravitaatiovoima.

Gravitaatiokentän voimakkuus

Kertoo kappaleeseen vaikuttavan gravitaatiovoiman massayksikköä kohti.$$g = \dfrac{F}{m}$$

Planetaarinen liike

Taivaankappaleen tai satelliitin liikettä, jota gravitaatiovuorovaikutus hallitsee.

Satelliitti

Kappale, joka kiertää gravitaation vaikutuksesta toista kappaletta.

Kiertorata

Reitti, jota satelliitti tai taivaankappale kulkee keskuskappaleensa ympäri.

Kiertoaika

Yhteen kokonaiseen kierrokseen keskuskappaleen ympäri kuluva aika.

Geostationaarinen rata

Päiväntasaajan yläpuolinen ympyrärata, jolla satelliitin kiertoaika on vuorokausi, joten se näyttää pysyvän paikallaan taivaalla.

Värähdysliike

Jaksollinen liike

Liike, jossa sama liiketila toistuu säännöllisin aikavälein.

Värähdysliike

Jaksollinen edestakainen liike tasapainoaseman ympärillä.

Heilahdusliike

Jaksollinen liike, jossa kappale liikkuu edestakaisin kaarevaa rataa pitkin.

Värähtelijä

Kappale tai systeemi, joka tekee värähdysliikettä.

Tasapainoasema

Asento tai paikka, jossa värähtelijään vaikuttava kokonaisvoima on nolla.

Poikkeama

Värähtelijän etäisyys tasapainoasemasta suunta huomioiden.

Amplitudi

Värähtelijän suurin poikkeama tasapainoasemasta.

Jaksonaika

Yhteen kokonaiseen värähdykseen kuluva aika.$$T = \dfrac{1}{f}$$

Taajuus

Kokonaisten värähdysten lukumäärä aikayksikössä.$$f = \dfrac{1}{T}$$

Vaimeneminen

Värähtelyn amplitudin pieneneminen, kun energiaa siirtyy ympäristöön esimerkiksi kitkan tai väliaineen vastuksen vuoksi.

Harmoninen värähtely

Jousivoima

Jousen muodonmuutoksesta syntyvä palauttava voima.

Hooken laki

Jousivoima on suoraan verrannollinen jousen venymään tai puristumaan.$$F = -kx$$

Jousivakio

Jousen jäykkyyttä kuvaava suure; mitä suurempi $k$, sitä jäykempi jousi.

Harmoninen voima

Palauttava voima, joka on suoraan verrannollinen poikkeamaan ja suuntautuu kohti tasapainoasemaa.

Harmoninen värähtely

Värähdysliike, jossa poikkeama vaihtelee ajan funktiona sinimuotoisesti.

Harmoninen värähtelijä

Värähtelijä, jonka jaksonaika ei riipu amplitudista, koska palauttava voima on suoraan verrannollinen poikkeamaan.

Jousivärähtelijä

Jousen ja siihen kiinnitetyn kappaleen muodostama värähtelevä systeemi.$$T = 2\pi\sqrt{\dfrac{m}{k}}$$

Heiluri

Ripustettu kappale, joka heilahtelee tasapainoasemansa molemmin puolin painonsa vaikutuksesta.

Matemaattinen heiluri

Massattoman langan varassa heilahteleva pistemäinen kappale; pienillä poikkeamakulmilla:$$T = 2\pi\sqrt{\dfrac{l}{g}}$$

Ominaistaajuus

Taajuus, jolla systeemi värähtelee vapaasti häiriön jälkeen.

Resonanssi

Amplitudin voimakas kasvu, kun ulkoisen herätteen taajuus vastaa systeemin ominaistaajuutta.

Jousen potentiaalienergia

Venytettyyn tai puristettuun jouseen varastoitunut energia.$$E_{\text{p}} = \tfrac{1}{2}kx^2$$

Aaltoliikkeen perusteet

Aaltoliike

Värähtelyn etenemistä paikasta toiseen niin, että energiaa siirtyy mutta aine ei siirry mukana.

Mekaaninen aaltoliike

Värähtelyn etenemistä aineellisessa väliaineessa rakenneosasta toiseen.

Aaltolähde

Värähtelijä, joka synnyttää ympäröivään väliaineeseen aaltoliikkeen.

Väliaine

Kaasu, neste tai kiinteä aine, jossa mekaaninen aaltoliike etenee rakenneosien vuorovaikutusten välityksellä.

Pulssi

Yksittäinen häiriö, joka etenee väliaineessa.

Poikittainen aaltoliike

Aaltoliike, jossa väliaine värähtelee kohtisuoraan aallon etenemissuuntaan nähden.

Pitkittäinen aaltoliike

Aaltoliike, jossa väliaine värähtelee aallon etenemissuunnan suuntaisesti.

Aallonpituus

Kahden vierekkäisen samassa värähdysvaiheessa olevan kohdan välinen etäisyys.

Aallon etenemisnopeus

Nopeus, jolla häiriö etenee väliaineessa; se riippuu väliaineen ominaisuuksista.

Aaltoliikkeen perusyhtälö

Aallon etenemisnopeuden, taajuuden ja aallonpituuden yhteys.$$v = \lambda f$$

Aaltoliikkeen ilmiöt

Heijastuminen

Aallon suunnan muuttuminen rajapinnassa niin, että aalto palaa alkuperäiseen väliaineeseen.

Diffraktio

Aallon taipuminen ja leviäminen esteen reunan tai kapean aukon kohdalla.

Interferenssi

Kahden tai useamman aallon yhteisvaikutus niiden kohdatessa.

Vahvistava interferenssi

Samassa vaiheessa kohtaavien aaltojen poikkeamat ovat samansuuntaiset, joten summa-aallon amplitudi kasvaa.

Heikentävä interferenssi

Vastakkaisissa vaiheissa kohtaavien aaltojen poikkeamat ovat vastakkaissuuntaiset, joten summa-aallon amplitudi pienenee.

Summa-aalto

Kahden tai useamman samassa paikassa kohtaavan aallon yhteisvaikutuksesta muodostuva aalto.

Spektri

Esitys siitä, mitä taajuuksia värähtely tai aaltoliike sisältää ja kuinka voimakkaita ne ovat.

Huojunta

Kahden taajuudeltaan lähekkäisen aallon interferenssistä syntyvä äänen voimakkuuden jaksollinen vaihtelu.

Seisovat aallot

Seisova aalto

Kahden vastakkaisiin suuntiin etenevän samanlaisen aallon interferenssistä syntyvä aaltokuvio, jossa solmut pysyvät paikallaan.

Solmu

Seisovan aallon kohta, jossa värähtelyn amplitudi on nolla.

Kupu

Seisovan aallon kohta, jossa värähtelyn amplitudi on suurimmillaan.

Perustaajuus

Värähtelevän systeemin pienin mahdollinen ominaistaajuus.

Ylätaajuus

Perustaajuutta suurempi systeemin sallima ominaistaajuus.

Ominaisaallonpituus

Aallonpituus, jolla systeemiin voi muodostua sen reunaehtoihin sopiva seisova aalto.

Puoliavoin putki

Putki, jonka toinen pää on suljettu ja toinen avoin; suljettuun päähän muodostuu solmu ja avoimeen kupu.

Avoin putki

Putki, jonka molemmat päät ovat avoimia, joten kumpaankin päähän muodostuu seisovan aallon kupu.

Ääni

Ääni

Mekaanista aaltoliikettä, joka etenee kaasussa, nesteessä tai kiinteässä aineessa mutta ei tyhjiössä.

Ääniaalto

Väliaineessa etenevä tihentymien ja harventumien muodostama pitkittäinen aaltoliike.

Äänen korkeus

Kuuloaistimus, joka määräytyy pääasiassa äänen taajuuden perusteella.

Äänen voimakkuus

Kuuloaistimus, johon vaikuttavat erityisesti äänen intensiteettitaso ja taajuus.

Äänenväri

Ominaisuus, jonka avulla erotetaan toisistaan samalla korkeudella soivat erilaiset äänilähteet.

Äänes

Äänen yksittäinen tietyntaajuinen värähtelykomponentti.

Dopplerin ilmiö

Havaitun taajuuden muuttuminen, kun äänilähde ja havaitsija liikkuvat toistensa suhteen.

Äänen intensiteetti ja kuuleminen

Äänen intensiteetti

Kertoo pinta-alayksikön läpi aikayksikössä siirtyvän äänienergian.$$I = \dfrac{P}{A}$$

Intensiteettitaso

Desibeleinä ilmoitettava logaritminen suure, joka vertaa äänen intensiteettiä kuulokynnykseen.$$L = 10\,\text{dB} \cdot \lg\dfrac{I}{I_0}$$

Kuulokynnys

Pienin äänen intensiteetti, jonka ihminen pystyy tietyllä taajuudella kuulemaan; $1\,\text{kHz}$:n taajuudella:$$I_0 \approx 10^{-12}\,\text{W/m}^2$$

Kuuloalue

Taajuusalue, jonka ihminen kykenee kuulemaan; noin $16\,\text{Hz}$–$20\,\text{kHz}$.

Melu

Ei-toivottua tai häiritsevää ääntä.

Infraääni

Ääntä, jonka taajuus on ihmisen kuuloalueen alarajaa pienempi.

Ultraääni

Ääntä, jonka taajuus on ihmisen kuuloalueen ylärajaa suurempi.

Magnetismi

Magneettikenttä

Alue, jossa magneettiseen aineeseen tai liikkuvaan varaukseen kohdistuu voima.

Magneettivuon tiheys

Magneettikentän voimakkuutta kuvaava suure $B$; yksikkö tesla.

Lorentzin voima

Magneettikentän liikkuvaan varaukseen kohdistama voima.$$F = qvB\sin\alpha$$

Virtajohtimen voima

Magneettikentässä olevaan virralliseen johtimeen kohdistuva voima.$$F = IlB\sin\alpha$$

Magneettivuo

Pinnan läpi kulkeva magneettikentän määrä, kun kenttä on kohtisuorassa pintaa vastaan.$$\Phi = BA$$

Solenoidi

Käämi, jonka sisällä syntyy tasainen magneettikenttä virran kulkiessa.

Induktio

Faradayn induktiolaki

Muuttuva magneettivuo synnyttää jännitteen.$$e = -N \cdot \dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t}$$

Lenzin laki

Indusoitunut virta vastustaa sen syntyyn johtanutta muutosta.

Generaattori

Laite, joka muuttaa liike-energiaa sähköenergiaksi induktion avulla.

Muuntaja

Laite, joka muuttaa vaihtojännitteen suuruutta käämien kierroslukujen suhteessa.

Vaihtovirta

Virta, jonka suunta ja suuruus vaihtelevat jaksollisesti.

Tehollisarvo

Vaihtovirran arvo, joka vastaa lämpövaikutukseltaan yhtä suurta tasavirtaa.

Valo

Sähkömagneettinen aalto

Etenevä sähkö- ja magneettikentän värähtely, joka ei tarvitse väliainetta.

Valon nopeus

Sähkömagneettisen säteilyn nopeus tyhjiössä.$$c \approx 3{,}00 \cdot 10^{8}\,\text{m/s}$$

Taitekerroin

Valon nopeuden suhde tyhjiössä ja aineessa.$$n = \dfrac{c}{v}$$

Snellin laki

Taittumislaki: valon tulo- ja taitekulma riippuvat aineiden taitekertoimista.$$n_1\sin\alpha_1 = n_2\sin\alpha_2$$

Kokonaisheijastus

Ilmiö, jossa valo heijastuu kokonaan takaisin tiheämmästä aineesta rajakulman ylittyessä.

Hila

Optinen komponentti, jonka rakojen kautta valo taipuu ja hajoaa spektriksi.

Polarisaatio

Valon värähtelysuunnan rajoittuminen yhteen tasoon.

Linssin polttoväli

Etäisyys, jolla optiselta akselilta tuleva säteily kootaan pisteeseen.

Säteilyn kvantittuminen

Kvantti

Pienin määrä, jossa tietty fysikaalinen suure voi siirtyä vuorovaikutuksessa.

Kvantittuminen

Energia voi tietyissä ilmiöissä saada tai siirtyä vain määrättyinä erinä.

Fotoni

Sähkömagneettisen säteilykentän energiakvantti, jolla ei ole lepomassaa.

Planckin vakio

Kvanttifysiikan perusvakio, joka yhdistää fotonin energian säteilyn taajuuteen.

Fotonin energia

Kasvaa säteilyn taajuuden kasvaessa ja aallonpituuden pienentyessä.$$E = hf = \dfrac{hc}{\lambda}$$

Elektronivoltti

Energia, jonka alkeisvaraus saa yhden voltin jännitteessä.$$1\,\text{eV} \approx 1{,}60 \cdot 10^{-19}\,\text{J}$$

Musta kappale

Ideaalinen säteilijä, jonka lähettämän säteilyn spektri riippuu vain lämpötilasta.

Jatkuva spektri

Sisältää yhtenäisen aallonpituusalueen ilman erillisiä spektriviivoja.

Valosähköilmiö

Valosähköilmiö

Riittävän suuritaajuinen sähkömagneettinen säteily voi irrottaa elektroneja aineen pinnasta.

Irrotustyö

Pienin energia, joka tarvitaan elektronin irrottamiseen tietyn aineen pinnasta.

Rajataajuus

Pienin säteilyn taajuus, jolla elektroneja voi irrota tietystä aineesta.

Pysäytysjännite

Jännite, jolla nopeimmatkin pinnasta irronneet elektronit juuri pysähtyvät.

Maksimiliike-energia

Nopeimman irronneen elektronin energia saadaan energian säilymisestä.$$E_{\text{k,max}} = hf - W_0$$

Valosähköilmiön energiayhtälö

Fotonin energia kuluu irrotustyöhön ja elektronin liike-energiaksi.$$hf = W_0 + E_{\text{k,max}}$$

Säteilyn intensiteetti

Kertoo pinnalle saapuvan säteilyenergian määrän pinta-alaa ja aikaa kohti.

Aaltohiukkasdualismi

Aaltohiukkasdualismi

Säteilyllä ja ainehiukkasilla voi olla sekä aaltomaisia että hiukkasmaisia ominaisuuksia.

Fotonin liikemäärä

Massattomalla säteilykvantilla on liikemäärä.$$p = \dfrac{h}{\lambda} = \dfrac{E}{c}$$

Comptonin sironta

Fotonin törmäys elektroniin muuttaa fotonin energiaa ja aallonpituutta.

Kaksoisrakokoe

Yksittäiset hiukkaset muodostavat vähitellen aaltoliikkeelle ominaisen interferenssikuvion.

Aineaalto

Liikkuvaan ainehiukkaseen liittyvä aaltomainen ominaisuus.

de Broglie

Hiukkasen aallonpituus riippuu sen liikemäärästä.$$\lambda = \dfrac{h}{p}$$

Interferenssi

Aaltojen yhdistyminen vahvistaa tai heikentää havaittua vaikutusta eri kohdissa.

Elektronimikroskooppi

Elektronien lyhyt aallonpituus mahdollistaa näkyvää valoa tarkemman kuvantamisen.

Atomin energiatasot

Energiataso

Elektronilla voi atomissa olla vain tiettyjä sallittuja energioita.

Perustila

Atomin matalin mahdollinen energiatila.

Viritystila

Atomin tila, jossa elektronisysteemillä on enemmän energiaa kuin perustilassa.

Virittyminen

Atomi vastaanottaa energiaa ja siirtyy korkeammalle energiatasolle.

Emissio

Atomi luovuttaa energiaa fotonina siirtyessään alemmalle energiatasolle.

Absorptio

Atomi vastaanottaa sopivan energisen fotonin ja siirtyy korkeammalle energiatasolle.

Emissiospektri

Sisältää aallonpituudet, joita virittynyt aine lähettää energiatilojen purkautuessa.

Absorptiospektri

Sisältää puuttuvia aallonpituuksia, jotka aine on absorboinut jatkuvasta spektristä.

Viivaspektri

Koostuu erillisistä aallonpituuksista ja kertoo aineen kvantittuneista energiatiloista.

Energiatasokaavio

Kuvaa järjestelmän sallitut energiat sekä niiden väliset siirtymät.

Ionisaatioenergia

Pienin energia, jolla elektroni voidaan irrottaa atomista kokonaan.

Vetyatomin energia

Elektronin sallittu energia riippuu pääkvanttiluvusta.$$E_n = -\dfrac{13{,}6\,\text{eV}}{n^2}$$

Kvanttimekaaninen atomimalli

Kvanttitila

Järjestelmän sallittu tila, johon liittyy tiettyjä fysikaalisia ominaisuuksia ja energia.

Aaltofunktio

Matemaattinen kuvaus, jonka avulla voidaan määrittää hiukkasen havaitsemisen todennäköisyyksiä.

Todennäköisyysjakauma

Kuvaa, kuinka todennäköisesti hiukkanen havaitaan eri alueilla.

Orbitaali

Alue, jolla tiettyyn kvanttitilaan kuuluva elektroni havaitaan suurella todennäköisyydellä.

Kvanttiluku

Luku, jolla kuvataan elektronin kvanttitilan ominaisuuksia atomissa.

Elektronikuori

Ryhmä elektronitiloja, joilla on sama pääkvanttiluku.

Paulin kieltosääntö

Atomissa kahdella elektronilla ei voi olla kaikkia kvanttilukuja samoina.

Heisenbergin epätarkkuusperiaate

Hiukkasen paikkaa ja liikemäärää ei voida samanaikaisesti määrittää mielivaltaisen tarkasti.

Tunneloituminen

Hiukkanen voi kvanttimekaniikan mukaan löytyä esteen toiselta puolelta ilman klassisesti riittävää energiaa.

Seisova aalto

Aaltomuoto, joka pysyy paikallaan ja mahdollistaa vain tietyt elektronin kvanttitilat.

Kvantti-ilmiöiden sovellukset

Puolijohde

Aine, jonka sähkönjohtavuutta voidaan hallita esimerkiksi seostamalla tai lämpötilaa muuttamalla.

Seostaminen

Puolijohteeseen lisätään pieni määrä muita atomeja sen sähkönjohtavuuden muuttamiseksi.

Diodi

Puolijohdekomponentti, joka johtaa sähkövirtaa pääasiassa yhteen suuntaan.

Transistori

Puolijohdekomponentti, jolla voidaan ohjata tai vahvistaa sähkövirtaa.

Aurinkokenno

Puolijohdelaite, joka muuntaa sähkömagneettisen säteilyn energiaa sähköenergiaksi.

Luminesenssi

Valon syntymistä aineessa ilman aineen voimakasta kuumentamista.

Fluoresenssi

Absorboidun energian jälkeen valo syntyy nopeasti viritystilan purkautuessa.

Fosforenssi

Viritystila purkautuu hitaasti, joten aine voi lähettää valoa vielä virityksen päätyttyä.

Stimuloitu emissio

Fotoni saa virittyneen atomin emittoimaan toisen samanenergisen fotonin.

Laser

Tuottaa voimakkaasti suunnattua, lähes yksiväristä ja koherenttia sähkömagneettista säteilyä.

Koherentti valo

Aallot värähtelevät keskenään vakiossa vaihe-erossa.

Röntgensäteily

Röntgensäteily

Lyhytaaltoista ja suurienergistä ionisoivaa sähkömagneettista säteilyä.

Röntgenputki

Elektronit kiihdytetään suurella jännitteellä ja törmäytetään anodiin säteilyn tuottamiseksi.

Katodi

Röntgenputken elektrodi, josta elektroneja irrotetaan ja kiihdytetään kohti anodia.

Anodi

Röntgenputken kohde, johon suurella nopeudella liikkuvat elektronit törmäävät.

Jarrutussäteily

Syntyy elektronien hidastuessa atomiydinten sähkökentässä ja muodostaa jatkuvan röntgenspektrin.

Karakteristinen säteily

Syntyy atomien elektronitilojen siirtymistä ja muodostaa aineelle ominaisia spektriviivoja.

Röntgenspektri

Koostuu jatkuvasta jarrutussäteilystä ja sen päälle tulevista karakteristisista viivoista.

Lyhyin aallonpituus

Röntgenputken suurienergisin fotoni syntyy, kun elektronin energia muuttuu kokonaan fotoniksi.$$\lambda_{\text{min}} = \dfrac{hc}{eU}$$

Atomiydin

Nukleoni

Yhteisnimitys atomiytimen protoneille ja neutroneille.

Protoni

Positiivisesti varautunut nukleoni, jonka lukumäärä määrää alkuaineen.

Neutroni

Sähköisesti neutraali nukleoni, jonka lukumäärä voi vaihdella saman alkuaineen ytimissä.

Järjestysluku

Protonien lukumäärä atomiytimessä.

Massaluku

Protonien ja neutronien yhteenlaskettu lukumäärä ytimessä.

Isotooppi

Saman alkuaineen ydin, jossa neutronien määrä poikkeaa toisesta saman alkuaineen ytimestä.

Atomimassayksikkö

Atomien ja ydinten massojen yksikkö.$$1\,\text{u} \approx 1{,}66 \cdot 10^{-27}\,\text{kg}$$

Massavaje

Sidotun ytimen massa on pienempi kuin sen erillisten nukleonien massojen summa.

Sidosenergia

Energia, joka tarvitaan ytimen hajottamiseen erillisiksi nukleoneiksi.$$E = \Delta m c^2$$

Sidososuus

Sidosenergia jaettuna ytimen nukleonien lukumäärällä kuvaa ytimen pysyvyyttä.

Ydinreaktiot

Ydinreaktio

Atomiydin muuttuu toiseksi ytimeksi tai ytimiksi vuorovaikutuksessa toisen hiukkasen kanssa.

Reaktioenergia

Ydinreaktiossa vapautuva tai sitoutuva energia määräytyy alku- ja lopputilan massaerosta.$$Q = \Delta m c^2$$

Fissio

Raskas atomiydin hajoaa kahdeksi kevyemmäksi ytimeksi ja vapauttaa energiaa.

Ketjureaktio

Fissiossa vapautuneet neutronit aiheuttavat uusia fissioita.

Fuusio

Kevyet atomiytimet yhdistyvät raskaammaksi ytimeksi ja voivat vapauttaa energiaa.

Fuusioreaktio

Tähtien energia syntyy kevyiden ytimien yhdistyessä suuremmiksi ytimiksi.

Ydinvoimala

Fission vapauttamaa energiaa käytetään lämmön kautta sähköenergian tuottamiseen.

Kriittinen massa

Pienin fissioituvan aineen määrä, jolla itseään ylläpitävä ketjureaktio on mahdollinen.

Radioaktiivisuus

Radioaktiivisuus

Epästabiili atomiydin muuttuu itsestään toiseksi ytimeksi ja lähettää samalla säteilyä.

Emoydin

Radioaktiivisen hajoamisen alkuperäinen epästabiili ydin.

Tytärydin

Radioaktiivisessa hajoamisessa syntyvä uusi atomiydin.

Alfahajoaminen

Ydin lähettää kaksi protonia ja kaksi neutronia sisältävän heliumytimen.

$\beta^-$-hajoaminen

Ytimen neutroni muuttuu protoniksi ja samalla syntyy elektroni sekä antineutriino.

$\beta^+$-hajoaminen

Ytimen protoni muuttuu neutroniksi ja samalla syntyy positroni sekä neutriino.

Elektronisieppaus

Ydin sieppaa elektronin, jolloin protoni muuttuu neutroniksi ja samalla syntyy neutriino.

Gammahajoaminen

Viritystilassa oleva ydin siirtyy alemmalle energiatasolle lähettämällä suurienergisen fotonin.

Alfasäteily

Koostuu heliumytimistä ja ionisoi voimakkaasti mutta läpäisee ainetta heikosti.

Beetasäteily

Koostuu suurinopeuksisista elektroneista tai positroneista.

Gammasäteily

Suurienergistä sähkömagneettista säteilyä, jolla on suuri läpäisykyky.

Neutriino

Hyvin kevyt ja varaukseton hiukkanen, joka vuorovaikuttaa aineen kanssa erittäin heikosti.

Hajoamislaki

Aktiivisuus

Kertoo radioaktiivisten hajoamisten määrän sekunnissa.

Becquerel

Aktiivisuuden yksikkö, jossa yksi becquerel tarkoittaa yhtä hajoamista sekunnissa.

Hajoamisvakio

Kuvaa yksittäisen radioaktiivisen ytimen hajoamisen todennäköisyyttä aikayksikössä.

Puoliintumisaika

Aika, jossa radioaktiivisten ydinten lukumäärä ja näytteen aktiivisuus pienenevät puoleen.

Hajoamislaki

Hajoamattomien ydinten lukumäärä pienenee eksponentiaalisesti.$$N = N_0 e^{-\lambda t}$$

Aktiivisuuden pieneneminen

Näytteen aktiivisuus pienenee samalla eksponentiaalisella tavalla.$$A = A_0 e^{-\lambda t}$$

Hajoamissarja

Peräkkäisten radioaktiivisten hajoamisten ketju päättyy lopulta stabiiliin ytimeen.

Säteilyn vaimeneminen

Intensiteetti

Kuvaa säteilyn kuljettamaa tehoa pinta-alayksikköä kohti.

Säteilyn vaimeneminen

Gammasäteilyn intensiteetti pienenee aineessa eksponentiaalisesti.$$I = I_0 e^{-\mu x}$$

Vaimennuskerroin

Kuvaa, kuinka voimakkaasti tietty aine vaimentaa tietyn energistä säteilyä.

Puoliintumispaksuus

Ainekerroksen paksuus, joka pienentää säteilyn intensiteetin puoleen.

Etäisyyden neliön laki

Pistemäisen lähteen säteilyn intensiteetti on kääntäen verrannollinen etäisyyden neliöön.$$I \propto \dfrac{1}{r^2}$$

Valosähköabsorptio

Fotoni luovuttaa kaiken energiansa aineen elektronille ja häviää.

Comptoninsironta

Fotoni luovuttaa osan energiastaan elektronille ja jatkaa pienemmällä energialla.

Parinmuodostus

Riittävän energinen fotoni voi ytimen lähellä muuttua elektroniksi ja positroniksi.

Säteilyturvallisuus

Ionisoiva säteily

Säteily, jolla on riittävästi energiaa irrottamaan elektroneja atomeista tai molekyyleistä.

Absorboitunut annos

Kertoo aineeseen siirtyneen säteilyenergian massayksikköä kohti.

Gray

Absorboituneen annoksen yksikkö.$$1\,\text{Gy} = 1\,\text{J/kg}$$

Ekvivalenttiannos

Huomioi absorboituneen energian lisäksi säteilylajin biologisen vaikutuksen.

Sievert

Säteilyannoksen biologista haittaa kuvaavan annoksen yksikkö.

Taustasäteily

Ympäristössä jatkuvasti esiintyvää ionisoivaa säteilyä luonnollisista ja keinotekoisista lähteistä.

Radon

Maaperästä rakennuksiin kulkeutuva radioaktiivinen kaasu ja merkittävä säteilyannoksen lähde Suomessa.

Säteilysuojaus

Altistusta vähennetään lyhentämällä aikaa, kasvattamalla etäisyyttä ja käyttämällä sopivaa suojausta.

Säteilyvaurio

Ionisoiva säteily voi vaurioittaa soluja ja DNA:ta sekä lisätä syöpäriskiä.

Säteilyn hyötykäyttö

Röntgenkuvaus

Kehon eri kudokset vaimentavat röntgensäteilyä eri tavoin, jolloin muodostuu kuva sisäisistä rakenteista.

Tietokonetomografia

Useista röntgenkuvista muodostetaan tietokoneella kehon poikkileikkaus- tai kolmiulotteinen kuva.

Isotooppilääketiede

Radioaktiivisia merkkiaineita käytetään elimistön toiminnan tutkimiseen ja sairauksien hoitoon.

PET-kuvaus

Positronia lähettävän merkkiaineen avulla muodostetaan kuva elimistön aineenvaihdunnasta.

Sädehoito

Ionisoivaa säteilyä kohdistetaan kasvaimeen syöpäsolujen vaurioittamiseksi.

Radiohiiliajoitus

Orgaanisen näytteen ikää arvioidaan hiili-14-isotoopin jäljellä olevan määrän avulla.

Palovaroitin

Joissakin ilmaisimissa radioaktiivinen aine ionisoi ilmaa ja mahdollistaa savun havaitsemisen.

Standardimalli

Standardimalli

Teoria kuvaa materian perushiukkaset sekä vahvan, heikon ja sähkömagneettisen vuorovaikutuksen.

Alkeishiukkanen

Hiukkanen, jolla ei nykyisen tiedon mukaan ole sisäistä rakennetta.

Kvarkki

Materian perushiukkanen, josta esimerkiksi protonit ja neutronit rakentuvat.

Leptoni

Perushiukkasten ryhmä, johon kuuluvat esimerkiksi elektroni ja neutriinot.

Välittäjähiukkanen

Kvanttikentän hiukkanen, jonka avulla vuorovaikutusta voidaan kuvata.

Gluoni

Vahvan vuorovaikutuksen välittäjähiukkanen.

Välibosoni

W- ja Z-bosonit välittävät heikkoa vuorovaikutusta.

Higgsin bosoni

Higgsin kenttään liittyvä hiukkanen, jonka havainto tukee hiukkasten massojen selitysmallia.

Antihiukkanen

Hiukkasen vastinpari, jolla on sama massa mutta vastakkaisia ominaisuuksia, kuten sähkövaraus.

Annihilaatio

Hiukkanen ja antihiukkanen voivat kohdatessaan muuttua säteilyenergiaksi.

Vahva vuorovaikutus

Pitää kvarkit yhdessä hadroneissa ja sitoo protoneja sekä neutroneja atomiytimessä.

Heikko vuorovaikutus

Aiheuttaa esimerkiksi beetahajoamista ja muuttaa hiukkasten tyyppiä.

Maailmankaikkeus

Hiukkasfysiikka

Tutkii aineen pienimpiä tunnettuja rakenneosia ja niiden välisiä vuorovaikutuksia.

Kosmologia

Tutkii maailmankaikkeutta kokonaisuutena sekä sen rakennetta, kehitystä ja ainesisältöä.

Alkuräjähdys

Mallin mukaan maailmankaikkeus kehittyi erittäin kuumasta ja tiheästä alkutilasta.

Kosminen inflaatio

Varhaisen maailmankaikkeuden erittäin nopea laajenemisvaihe.

Nukleosynteesi

Varhaisessa maailmankaikkeudessa protonit ja neutronit muodostivat ensimmäisiä atomiytimiä.

Rekombinaatio

Elektronit sitoutuivat ytimiin neutraaleiksi atomeiksi, minkä jälkeen säteily pääsi etenemään vapaasti.

Pimeä aine

Tuntematon aineen muoto, jonka gravitaatiovaikutus havaitaan galaksien ja suurten rakenteiden liikkeissä.

Pimeä energia

Nimitys ilmiölle, jolla selitetään maailmankaikkeuden laajenemisen kiihtymistä.

Kosminen taustasäteily

Varhaisesta maailmankaikkeudesta peräisin oleva mikroaaltosäteily havaitaan kaikkialla avaruudessa.

Punasiirtymä

Kaukaisten galaksien spektri siirtyy pidemmille aallonpituuksille maailmankaikkeuden laajenemisen vuoksi.