牛頓冷卻定律是描述物體在穩定狀態下的溫度與其周圍環境溫度之間關系的定律,它表述如下:
物體與周圍環境的溫度差越大,物體的溫度就越容易降低到環境溫度。物體與環境的溫度達到穩定狀態后,物體的散熱速率等于自身的溫度變化率。
此外,根據牛頓冷卻定律,物體與周圍環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是環境溫度,k是物體的傳熱系數。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:物體在單位時間內溫度降低的數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,也稱為牛頓冷卻系數。
假設有一個金屬球,初始溫度為100℃,放置在室溫為20℃的環境中。已知牛頓冷卻系數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。假設經過一個小時后,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
這個數值與牛頓冷卻系數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用。