Ley del enfriamiento de Newton

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La ley del enfriamiento de Newton o enfriamiento newtoniano establece que la tasa de pérdida de calor de un cuerpo es proporcional a la diferencia de temperatura entre el cuerpo y sus alrededores. Fue determinado experimentalmente por Isaac Newton analizando el proceso de enfriamiento y para él 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}})    (Ec.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 Ec.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 costosa 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.

Isaac Newton publicó anónimamente estos resultados en 1701 en la obra "Scala graduum Caloris. Calorum Descriptiones & signa." en Philosophical Transactions.[1]

Referencias[editar]

  1. 824–829; ed. Joannes Nichols, Isaaci Newtoni Opera quae exstant omnia, vol. 4 (1782), 403–407.

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