ニュートンの冷却の法則とは？
にゅーとんのれいきゃくのほうそく
「法則」の用語まとめを見るニュートンの冷却の法則とは、物体の温度変化速度が周囲との温度差に比例するという、熱伝達に関する経験則です。
ニュートンの冷却の法則（Newton's Law of Cooling）は、17世紀にアイザック・ニュートンが提唱した熱に関する経験則です。「物体が冷却（または加熱）される速度は、その物体と周囲環境との温度差に比例する」という内容を数式で表したものです。
数学的には、物体の温度をT、周囲の温度をT_envとすると、温度変化の速度dT/dtは次のように表されます。
dT/dt = -k（T - T_env）
ここでkは熱伝達係数（正の定数）で、物体の材質・大きさ・周囲の流体条件などによって決まります。マイナス符号は「温度差があれば差が縮まる方向に変化する」ことを示しています。この微分方程式を解くと、温度差が指数関数的に時間とともに減衰することがわかります。
この法則が成り立つ条件と注意点は以下のとおりです。
- 温度差が比較的小さい場合に精度よく成立する（大きな温度差では放射冷却の影響が大きくなり誤差が生じる）
- 周囲の流体（空気など）が均一な温度を保っていること
- 物体内部の温度分布が均一であるとみなせる場合（集中定数系）
応用例は広く、コーヒーの冷め方、エンジンの冷却設計、法医学での死亡推定時刻の計算、食品の加熱・冷却プロセス管理などに使われています。熱工学・物理の基礎として大学の教育課程でも必ず学ぶ重要な法則です。
使い方・例文
「熱々のコーヒーカップが時間の経過とともに急速に冷め、周囲の温度に近づくにつれて冷え方が緩やかになるのは、ニュートンの冷却の法則で説明できる」というように、熱の移動や温度変化を定量的に表す場面で登場します。
この用語をシェア
最終更新: