牛顿冷却定律

简介

一个装有热水的容器，T放在温度较低的房间里T房间，将导致热从热水到房间的交换。水最终会冷却到与房间相同的温度。每次当你等待热饮冷却时，你都会观察到这个冷却过程。在这个实验中，您将研究热水的冷却过程，目的是创建一个描述该过程的模型。你还可以预测热水冷却到室温所需的时间。

艾萨克·牛顿在模拟冷却过程时假设热能从一个物体转移到另一个物体的速率是成正比的(通过一个常数，k)到两个物体之间的温差，Tdiff．在样品在室温空气中水冷却的情况下

{\text{冷却速率}}= -k{T_{diff}}

从这个简单的假设，他证明了温度的变化在时间上是指数级的，并且可以用

T_ {diff} = T_{0}识别识别e ^ {kt}

在哪里T0是初始温差。指数变化在科学中很常见。变化率与变化量成正比的系统表现出指数行为。

为了在短时间内完成这个实验，你将使用少量热水，温度约为高于室温30°C。温度探测器会记录水冷却时的温度。

目标

  • 用温度探头记录热水的冷却过程。
  • 用你收集到的水温数据测试牛顿冷却定律。
  • 利用牛顿冷却定律来预测任何时刻冷却水的温度。