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1701年，牛頓望著一杯開水，在想：“冷和熱的本質是什麼？”
牛頓開始思索，熱的東西都會慢慢變冷，而太冷的東西也會慢慢變熱。
熱的冷的都會變成跟周圍一樣的溫度。
牛頓繼續想，一旦這杯水的溫度高於外界，那從熱到冷，肯定有一個過程。
“我要找到這種由熱變冷的數學過程！”
然後牛頓一邊拿熱水，一邊拿溫度計放入熱水中，然後手裡握著懷錶。觀察每隔一段時間，把對應的時間和溫度給記下來。
牛頓考慮了單位時間從單位面積散失的熱量與溫度差成正比，稱這個比例係數稱為熱傳遞係數。
自己根據資料，列出公式計算出，一個物體所損失的熱的速率與物體和其周圍環境間的溫度差是成比例的。
牛頓冷卻定律是牛頓在1701年用實驗確定的，在強制對流時與實際符合較好，在自然對流時只在溫度差不太大時才成立。
牛頓冷卻定律揭示了任何物體冷卻共同遵守的數學規律，並且在提出後應用於各學科研究直到至今。但是在實際生活中，不斷有人發現，某些情況下，物體冷卻速率並非只和外部與物體的溫差有關。比如有人觀察到，兩杯除了溫度分別是100c和70c其他各種狀態都相同的水，放到冰箱裡，居然是100c的水先結冰。這種現象被稱為彭巴現象。
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