87℃に温められた紅茶の入ったコップがあり、室温12℃の部屋に2時間30分放っておいた
ところ、72℃まで下がった。
この紅茶を更に同じ部屋に2時間30分放っておくと、何℃まで下がるか。
(コメント) ニュートンの冷却の法則から、2時間30分放っておいた時間の中で、
平均温度降下ΔT=87-72=15(度)と紅茶の平均水温と室温の差T−12 は比例すると
してよい。T=(87+72)/ 2=79.5 なので、比例定数kの値は、k=15/67.5=2/9
さらに、同じ状況で2時間30分放っておいたときの紅茶の温度を x とおくと、
72-x=k((72+x)/2−12) より、 9(72-x)=2((72+x)/2−12)=48+x なので、
10x=648-48=600 したがって、x=60(度)
上記のような難しい計算をしなくても次のように計算した方が速いかもしれない。
87℃に温められた紅茶が室温12℃の部屋に2時間30分置かれて、72℃まで下がったので、
さらに、同じ部屋に2時間30分置いたときの温度を t とおくと、
(87-12)e^(2.5k)=72-12 、(72-12)e^(2.5k)=t-12
よって、 (t-12)/60=60/75=4/5 より、 t=12+48=60(度)
よおすけさんから解答をいただきました。(平成29年8月7日付け)
答えは、60℃
スモークマンさんからのコメントです。(平成29年8月7日付け)
はじめまして。ときどき眺めさせていただいてました…。これは手が出そうでしたので考え
ました ^^。すでに答えが出てるようですが…、物理的な比例計算で...
(87-72)/(87-12)=(72-x)/(72-12) より、 x=60(度)
でよかったのですね ^^♪。これからもよろしくお願いいたします〜m(_ _)m〜。