Деяка територія виявилася зараженою радіоактивним ураном -232 з періодом піврозпаду 70 років. Рівень альфа випромінювання перевищує в 16 разів. Протягом якого максимального сроку територію слід вважати зараженою?

1.

Данные задачи: m1 (масса горячей воды) = 60 кг; t1 (температура горячей воды до смешивания) = 90 ºС; m2 (масса прохладной воды) = 150 кг; t3 (температура прохладной воды) = 23 ºС; t (равновесная температура) = 40 ºС.

2.

Нам известен объем воды, поэтому мы можем выразить массу воды.

Q1=Q2

Q1=cm1(t-t1)

Q2=cm2(t2-t)

cm1(t-t1)=cm2(t2-t)

m1:m2=(t2-t):(t-t1)=(100-40):(40-20)=3:1

m1+m2=300

Решив систему, получим m1=75, m2=225

Постоянные: Cв (теплоемкость воды) = 4200 Дж/(кг*К).

Потери теплоты при смешивании: Q = Q1 - Q2 = Cв * m1 * (t1 - t) - Cв * m * (t - t2).

Вычисление: Q = 4200 * 60 * (90 - 40) - 4200 * 150 * (40 - 23) = 1,89 * 106 Дж (1,89 МДж).

ответ: В окружающую среду отдано 1,89 МДж теплоты.

Перейдём в систему отсчёта, движущуюся со скоростью v0 (полужирным начертанием я выделяю векторы). В ней движение равноускоренное, с нулевой начальной скоростью и ускорением a. Перемещение материальной точки в этой системе отсчёта Sa = a t^2/2 = 4.5 a c^2, модуль перемещения Sa = 18 м = S'.

За это время вся система отсчёта успеет сдвинуться на Sv = v0 t = 3 v0 с, модуль перемещения Sv = 18 м = S'.

Суммарный вектор перемещения равен S = Sa + Sv. Найдём квадрат его длины:
S^2 = S^2 = (Sa + Sv)^2 = Sa^2 + 2Sa * Sv + Sv^2 = Sa^2 + 2 * Sa * Sv * cos(Sa, Sv) + Sv^2

Угол между перемещениями равен углу между начальной скоростью и ускорением, тогда cos(...) = -1/2.
S^2 = S'^2 - 2 * S'^2 * 1/2 + S'^2 = S'^2
S = S' = 18 м

Модуль средней скорости: v = S/t = 18 м / 3 с = 6 м/с.

ответ. S = 18 м, v = 6 м/с