牛頓冷卻定律

牛頓冷卻定律

牛頓冷卻定律（Newton\’s law of cooling)：溫度高于周圍環(huán)境的物體向周圍媒質(zhì)傳遞熱量逐漸冷卻時所遵循的規(guī)律。當物體表面與周圍存在溫度差時，單位時間從單位面積散失的熱量與溫度差成正比，比例系數(shù)稱為熱傳遞系數(shù)。

牛頓冷卻定律是牛頓在1701年用實驗確定的，在強制對流時與實際符合較好，在自然對流時只在溫度差不太大時才成立。

是傳熱學的基本定律之一，用于計算對流熱量的多少。

擴展資料：
對流傳熱的影響因素：
1、流體在傳熱過程中有無相變、汽化、冷凝。
2、流體的流動狀態(tài)和起因。
3、流體流動的原因：強制對流、自然對流。

4、物體的物理性質(zhì)：ρ、Cp、λ、μ、體積膨脹系數(shù)等。
5、傳熱表面的形狀、位置及大小等。
化學工業(yè)中所常遇到的對流傳熱，是將熱由流體傳至固體壁面（如靠近熱流體一面的容器壁或?qū)Ч鼙诘龋?，或由固體壁傳入周圍的流體（如靠近冷流體一面的導管壁等）。

這種由壁面?zhèn)鹘o流體或相反的過程，通常稱作給熱。

牛頓冷卻公式

牛頓冷卻定律（Newton\’s law of cooling)：溫度高于周圍環(huán)境的物體向周圍媒質(zhì)傳遞熱量逐漸冷卻時所遵循的規(guī)律.當物體表面與周圍存在溫度差時,單位時間從單位面積散失的熱量與溫度差成正比,比例系數(shù)稱為熱傳遞系數(shù) 溫差Δt=|tw-tf| q=hΔt Φ=qA=AhΔt=Δt/（1/hA) 其中的1/hA 稱為對流傳熱熱阻

牛頓冷卻定理

牛頓冷卻定律是說，一個高溫物體在外界溫度恒定的系統(tǒng)中自然冷卻時，冷卻的速率與它的溫度和外界的溫度之差成正比，用公式;來表示就是dT/dt=-a(T-To),a是一個常數(shù)，與物體的形狀和熱容量有關(guān)。To是外界的恒溫，T是物體的溫度，解這個方程能得到T隨時間的變化。

牛頓冷卻定律只是一個實驗定律，它的成立條件是近似的，就是不要和外界環(huán)境溫度相差太大。

牛頓冷卻定律的定義

溫差Δt=|tw-tf|q=hΔtΦ=qA=AhΔt=Δt/（1/hA)其中的百科1/hA 稱為對流傳熱熱阻 q為熱流密度h為物質(zhì)的對流傳熱系數(shù)Φ為傳熱功率（或者說是單位時間內(nèi)的傳熱量）A為傳熱面積一個熱的物體的冷卻速度與該物體和周圍環(huán)境的溫度差成正比。 即-dT/dt=(T-Tc)/τ　式中，　-dT/dt——物體的溫度隨時間下降的速度，負號表示物體的溫度是下降的τ——物體的溫度從T 下降到環(huán)境溫度Tc實際所需要的弛豫時間在微分條件下，-dT/dt和(T-Tc)/τ是微線性關(guān)系。

這是微線性思維的典范之一。

牛頓冷卻定律的這個微分方程沒有考慮物體的性質(zhì)，所以這不是物性方程式。它只是關(guān)于一個假想物體，其溫度隨時間單純下降的一個數(shù)學微分方程。與其叫“牛頓冷卻定律”，毋寧叫“牛頓冷卻定理”更準確。不過，這個明顯的缺點，反而是**的優(yōu)點。

它的無比抽象性在宣告：“這是任何物體冷卻的共同遵守的數(shù)學規(guī)律！”。 物體的溫度隨時間下降的速度和物體的結(jié)構(gòu)以及理化性質(zhì)并非完全無關(guān)。尤其是急速冷卻的條件下，我們可以修改線性“牛頓冷卻定理”，給它添加若干個非線性的項就可以解決實際問題了。

這也告訴我們上面的微線性牛頓冷卻定律至少不適用于描寫那些急速溫度變化的物理現(xiàn)象。解方程可得牛頓冷卻定律的積分形式為Δt=t-to=τln(To-Tc)/(T-Tc)或者 exp（Δt/τ）=To-Tc/T-Tc式中，To——為物體在初始時刻to的溫度Δt>0，這是必然的。為此，必然有 To>T>Tc。

這就是說，物體的起始溫度To必然大于它**的冷卻溫度T;物體**的冷卻溫度T不能比環(huán)境溫度Tc更低，而且也不能被冷卻到和環(huán)境溫度一樣低。我們可以假設(shè)**的冷卻溫度非常接近環(huán)境溫度，這時，T-Tc=ΔT，ΔT>0，且ΔT→0。也就是說，溫度ΔT是一個極小的正值。

設(shè)熱水的冷卻方程為：exp（Δt/τ）=To-Tc/T-Tc設(shè)冷水的冷卻方程為：exp（Δt`/τ`)=To`-Tc`/T`-Tc`假設(shè)，熱水和冷水的起始時刻一致to=to`，冷卻的環(huán)境溫度一致Tc=Tc`，熱水比冷水的起始溫度高，To>To`，熱水和冷水**的狀態(tài)幾乎一致，即熱水和冷水**的溫度與環(huán)境的溫度差無窮逼近——即近似相等，ΔT=T-Tc=ΔT`=T`-Tc。熱水和冷水方程之比：exp（Δt/τ）/exp（Δt`/τ`)=To-Tc/To`-Tc=exp(C)>1（即 C>0)于是，Δt/τ – Δt`/τ` = CΔt=（τ/τ`）Δt`+ C這是一個截距和斜率都為正值的直線方程，如果熱水比冷水先結(jié)冰，Δt<;Δt`，必須有 τ<;τ`。即斜率τ/τ`<1。如果冷水比先熱水結(jié)冰，Δt>;Δt`，必須有 τ>;τ`。

即斜率τ/τ`>1。這個結(jié)果表明：牛頓冷卻定律并不能直接用來判斷熱水和冷水誰先結(jié)冰。而且熱水和冷水無論誰先結(jié)冰，都不會影響牛頓冷卻定律的正確性。