降温问题(微积分)一杯沸水,放在室温下,问过多长时间到达体温-查字典问答网
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  降温问题(微积分)一杯沸水,放在室温下,问过多长时间到达体温.已知温度为T(开氏温标)的水在温度为T'的环境下降温速率为k(T-T')(单位:摄氏/分),设沸水温度T0,体温T1,室温T2,T0>T1>T2

  降温问题(微积分)

  一杯沸水,放在室温下,问过多长时间到达体温.已知温度为T(开氏温标)的水在温度为T'的环境下降温速率为k(T-T')(单位:摄氏/分),设沸水温度T0,体温T1,室温T2,T0>T1>T2

3回答
2020-05-15 12:17
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黄喆

  由于题目中环境温度T'和求导符号容易混淆误解,直接用T2表示环境温度,

  而用T'表示温度T对时间t的变化率,即T'=dT/dt.

  于是有:

  T'=-k(T-T2)(说明:按题意此处将k理解为正的系数)

  ===>T'/(T-T2)=-k

  ===>[ln(T-T2)]'=-k

  ===>ln(T-T2)=-kt+C

  ===>T=T2+De^(-kt)(D为任意常数)

  由初始条件t=0时,T=T0,解得D=(T0-T2)

  因此水温T随时间t的变化方程为:

  T=T2+(T0-T2)e^(-kt)

  将T=T1代入方程可解得:

  t=1/k*ln[(T0-T2)/(T1-T2)]

2020-05-15 12:20:16
齐清文

  请问===>[ln(T-T2)]'=-k是怎么得到的。还有,最终的t量纲(也就是单位)为什么不是min而是min/K?请君指教

2020-05-15 12:24:40
黄喆

  根据复合函数的导数公式有:[ln(T-T2)]'=T'/(T-T2)

  最终的单位确实是分。

  ln()无量纲,但系数k有量纲,k的量纲是1/分,

  只有这样T'=-k(T-T2)两边的量纲才会相同。

2020-05-15 12:26:34

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