A Newton-féle lehűlési törvény képletének új alakja – A tárgyak hűlési sebességének értelmezése
New form of Newton's law of cooling formula – Interpretation of the cooling rate of objects
Keywords:
Newton's law of cooling, volume-specific surface area, cooling and heating rate of objects, critical thinking/Newton-féle lehűlési törvény, térfogat-fajlagos felület, tárgyak hűlési és melegedési sebessége, kritikus gondolkodásAbstract
Different objects that are warmer or colder than their surroundings do not cool down or warm up to the ambient temperature at the same rate. The physical law describing the speed of this phenomenon is now known in science as Newton's law of cooling. The formulas used today give a non-linear relationship for the temperature change of a cooling object over the time, which has evolved step by step over the past 300 years with the development of thermodynamics. This article is essentially the next step in this scientific process, as it provides a new form of the law of cooling formula, which makes the process of cooling and heating easier to understand and clarifies the parameters that influence the rate of temperature change in an object. Based on the new law, it has become possible to group objects of different geometries and sizes made of the same material according to their cooling behaviour. This article thus further develops and supplements the scientific descriptions found in the relevant literature and textbooks.
Kivonat
A különböző, környezetüknél melegebb, vagy hidegebb tárgyak a környezeti hőmérsékletre hűlése vagy melegedése nem egyforma idő alatt zajlik le. A jelenség sebességét leíró fizikai törvényt ma Newton-féle lehűlésitörvénynek nevezi a tudomány. A ma használatos képletek a kihűlő tárgy hőmérséklet-változása és az idő-változása között egy nem lineáris összefüggést adnak meg, amely az elmúlt több, mint 300 év alatt a termodinamika fejlődésével együtt lépésről lépésre alakult ki. A cikk tulajdonképpen ennek a tudományos folyamatnak egy újabb lépése, mivel a hűlési törvény képletének egy új alakját adja meg, ami érthetőbbé teszi a hűlés, melegedés folyamatát, érhetőbbé teszi milyen paraméterek befolyásolják a tárgy hőmérséklet-változásának sebességét. Az új alakú képlet alapján pedig lehetőség adódott arra, hogy az azonos anyagból készült különböző geometriájú és méretű tárgyakat a hűlési viselkedésük alapján csoportosítsuk. Ezzel a cikk továbbfejleszti ebben a témában az eddigi szakirodalmi és tankönyvi leírásokat.
References
I. Newton, „Scala graduum caloris, Calorum descriptiones & signa (Scale of degrees of heat, descriptions & signs of heat).,” Philosophical Transactions, 1. kötet22, 1. szám270, pp. 824-829, 1701.
U. Besson, „The History of the Cooling Law: When the Search for Simplicity can be an Obstacle,”Science & Education, 1. számDOI: 10.1007/s11191-010-9324-1, August 2010.
M. Vollmer, "Newton’s law of cooling revisited," European Journal of Physics, pp. Eur. J. Phys. 30 (2009) 1063–1084, doi: 10.1088/0143-0807/30/5/014, 2009.
I. W. Árpád, J. T. Kiss és D. Kocsis, „Role of the volume-specific surface area in heat transfer objects: A critical thinking-based investigation of Newton's law of cooling,” INTERNATIONAL JOURNAL OF HEAT AND MASS TRANSFER, 1. kötet 227, pp. 1-9, (2024)
J. P. Holman, Heat transfer, 10th ed., New York: McGraw-Hill, ISBN 978–0–07–352936–3, 2010.
J. H. Lienhard IV és J. H. Lienhard V, A Heat Transfer Textbook, Fifth Edition, Cambridge, Massachusetts, USA: Phlogiston Press, 2020.
V. P. Isachenko, V. A. Osipova és A. S. Sukomel, Heat transfer, 1987.
M. A. Mihejev, A hőátadás gyakorlati számításának alapjai (Basics of practical calculation of heat transfer), Ötödik, változatlan kiadás (Fifth edition, unchanged) szerk., Budapest: Tankönyvkiadó (Textbook publisher), 1973.
H. Gröber, S. Erk és U. Grigull, Die Grundgesetze der Wärmeübertragung, Dritte Auflage von Ulrich Grigull/ 3. Neudruck; Reprint Zweiter unveränderter Nachdruck szerk., Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH, 1988.
J. Argyelán, Transzportfolyamatok, Veszprém: Pannon Egyetemi Kiadó, 2009.
M. Colakyan, R. Turton and O. Levenspiel, "Unsteady State Heat Transfer to Variously Shaped,"Heat Transfer Engineering, 5:3-4, pp. 82-88, 1984.
O. Levenspiel, Engineering flow and heat exchange, Revised Edition, New York: Plenum Press, ISBN 978-1-4899-0106-4, 1998.
M. P. Heisler, „Temperature Charts for Induction and Constant-Temperature Heating,”Transactions of the A.S.M.E., pp. 227-236, 1947.
W. H. McAdams, HEAT TRANSMISSION, Third Edition, McGRAW-HILL SERIES IN CHEMICAL ENGINEERING szerk., New York, Toronto, London: McGRAW-HILL, 1954.
I. W. Árpád, Habilitációs értekezés, Veszprém: Pannon Egyetem Mérnöki Kar, 2025.
Downloads
Published
Issue
Section
License
Copyright (c) 2026 Nemzetközi Gépészeti Konferencia – OGÉT
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
