牛頓冷卻定律是描述物體在穩(wěn)定狀態(tài)下的溫度與其周圍環(huán)境溫度之間關(guān)系的定律,它表述如下:
物體與周圍環(huán)境的溫度差越大,物體的溫度就越容易降低到環(huán)境溫度。物體與環(huán)境的溫度達到穩(wěn)定狀態(tài)后,物體的散熱速率等于自身的溫度變化率。
此外,根據(jù)牛頓冷卻定律,物體與周圍環(huán)境之間的溫度平衡方程可以表示為:dT/dt=-k(T-Ta),其中T是物體的溫度,Ta是環(huán)境溫度,k是物體的傳熱系數(shù)。這個方程表示的是物體的溫度隨時間的變化率。
以上就是牛頓冷卻定律的表述。
牛頓冷卻定律表述為:物體在單位時間內(nèi)溫度降低的數(shù)值與其原來的溫度成正比,可以用公式表示為 dT/dt = kT,其中T為物體的溫度,t為時間,k為比例常數(shù),也稱為牛頓冷卻系數(shù)。
假設(shè)有一個金屬球,初始溫度為100℃,放置在室溫為20℃的環(huán)境中。已知牛頓冷卻系數(shù)k=0.01℃-1。
dT/dt = kT
將初始條件代入方程,得到:
dT/dt = 0.01 × 100 = 1℃
由于物體在室溫中放置一段時間后才會達到平衡溫度,因此我們需要知道時間t。假設(shè)經(jīng)過一個小時后,物體的溫度降到了95℃,那么可以得出物體的冷卻速度為:
(100 - 95)/60 = 0.16℃/h
這個數(shù)值與牛頓冷卻系數(shù)k=0.01℃-1相符。
希望這個例子可以幫助你理解牛頓冷卻定律的應(yīng)用。