Dificultad en la comprensión teórica de la ley de enfriamiento de Newton

La ley de enfriamiento de Newton establece que la tasa de pérdida de calor de un cuerpo es directamente proporcional a la diferencia entre la temperatura del cuerpo y la del entorno cuando hay una brisa. Puedo ver cómo se seguiría esto de la ley de conducción de calor de Fourier (podemos considerar k A Δ X ser la constante de proporcionalidad) pero lo que no entiendo es porque se especifica que hay brisa? ¿Es solo una forma de establecer el rango de temperatura o de evitar el intercambio de calor local? Estoy un poco confundido.

Principalmente, una forma de asegurarse de que los alrededores realmente tengan una diferencia de temperatura: el aire más caliente que elimina el calor se elimina de la interfaz para ser reemplazado por aire fresco.
La "Ley" de enfriamiento de Newton no es una ley sino una aproximación empíricamente útil en lo que es una situación bastante compleja.
Recomiendo este recurso excelente y gratuito ahtt.mit.edu/wp-content/uploads/2019/08/AHTTv500.pdf sobre transferencia de calor. Trata, entre otras cosas, extensamente de la relación entre h y Fourier.
@JonCuster Hmmm... siempre hay una capa límite estancada , incluso con 'brisa'. La 'brisa' lo hace más delgado, eso es todo. Los experimentos con té o café enfriados sin 'brisa' muestran que NLoC aún se respeta (la temperatura reducida decae exponencialmente)
@Gert: claro, pero el aire completamente estático es un aislante bastante bueno.
@JonCuster Bueno, h aumenta con la velocidad aerodinámica, por supuesto, como muestran tanto la teoría como los experimentos.
No tiene que haber una brisa para que funcione la ley de enfriamiento de Newton, ya que también estará presente la convección natural.

Respuestas (2)

pero lo que no entiendo es porque se especifica que hay brisa?

Sin ver la declaración en contexto, parece que solo están hablando de convección forzada. Pero la Ley de enfriamiento de Newton también se aplica cuando no hay brisa, que es una convección natural debido al movimiento natural del aire cuando se calienta o se enfría.

Aparte de eso, la principal diferencia entre la constante de proporcionalidad en la Ley de enfriamiento de Newton y la Ley de conducción de Fourier es que h , el coeficiente de transferencia de calor por convección del primero es una variable mientras que k , la conductividad térmica del material de este último es una propiedad del material, una constante.

h depende del movimiento del fluido (p. ej., convección natural frente a convección forzada) y las características físicas de la superficie (p. ej., rugosa frente a suave).

Espero que esto ayude.

La ley de enfriamiento de Newton supone que toda la resistencia a la transferencia de calor reside en la capa límite térmica del fluido en la superficie del objeto, y que la conducción de calor dentro del objeto es muy rápida (alta conductividad térmica) de modo que todo el objeto (hasta la superficie) está a una temperatura uniforme. Cuanto más rápido se mueve el fluido que rodea al objeto en relación con la superficie del objeto, más delgada es la capa límite térmica y más rápida es la conducción de calor a través de la capa. El fluido más frío de atrás lava la superficie y elimina el fluido caliente cerca de la superficie.

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