Enfriamiento newtoniano

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Se denomina enfriamiento newtoniano a aquel proceso de enfriamiento que sigue una ley determinada experimentalmente por Isaac Newton, según la cual la velocidad de enfriamiento de un cuerpo cálido en un ambiente más frío T_m, cuya temperatura es T, es proporcional a la diferencia entre la temperatura instantánea del cuerpo y la del ambiente.

 \frac{d T(t)}{d t} = - r (T - T_{\mathrm{m}}) (1)

donde r es una constante de proporcionalidad.

Esta expresión no es muy precisa y se considera tan sólo una aproximación válida para pequeñas diferencias entre T y T_m. En todo caso la expresión superior es útil para mostrar como el enfriamiento de un cuerpo sigue aproximadamente una ley de decaimiento exponencial:

 T(t) = T_{\mathrm{m}} + (T_{\mathrm{0}} - T_{\mathrm{m}}) \ e^{-r t}.

Esta expresión resulta de resolver la ecuación diferencial (1).

Una formulación más precisa del enfriamiento de un cuerpo en un medio necesitaría un análisis del flujo de calor del cuerpo cálido en un medio heterogéneo de temperatura. La aplicabilidad de esta ley simplificada viene determinada por el valor del número de Biot.

En la actualidad el enfriamiento newtoniano es utilizado especialmente en modelos climáticos como una forma rápida y computacionalmente menos cara de calcular la evolución de temperatura de la atmósfera. Estos cálculos son muy útiles para determinar las temperaturas así como para predecir los acontecimientos de los fenómenos naturales.