Matemáticas, pregunta formulada por joseluisvillegas86, hace 1 mes

Cuando una taza de café caliente se coloca sobre la mesa, su temperatura decrece. La razón, R, a la cual su temperatura cambia está regida por la Ley de Enfriamiento de Newton, la cual dice que la razón es proporcional a la diferencia entre las temperaturas del café y del aire circundante. Pensemos en la razón R como una cantidad negativa ya que la temperatura del café está descendiendo. Si la temperatura del café es H°C, y la temperatura del cuarto es de 20°C, A) Escribir una fórmula para R en función de H. B) Trazar la gráfica de esa función.

Respuestas a la pregunta

Contestado por rodrigoher949
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Ley de Newton de cambio de temperaturas.

E: Una taza de café caliente, inicialmente a 95 ıC, al estar en una habitación que tiene una temperatura constante de 21 ıC, se enfría hasta 80 ıC en 5 min. Determinar la temperatura del café

después de 10 min. ¿Cuánto tiempo deberá transcurrir para que el café tenga una temperatura

de 50 ıC?

D: H La temperatura T .t/ del café, en ıC, después de t minutos, está dada por la solución del

PVI:

T

0

.t/ D kŒT .t/  21; con T .0/ D 95 y además T .5/ D 80:

Resolvemos primero la ED.

dT

dt D k.T  21/ )

dT

T  21

D k dt )

Z

dT

T  21

D k

Z

dt )

) ln.T  21/ D kt C C ) T  21 D e

k tCC D e

k t e

C D e

k tC )

) T  21 D Cek t ) T .t/ D 21 C Cek t

:

Ésta es la solución general de la ED. Considerando las condiciones dadas:

T .0/ D 95 ) 21 C Ce0 D 95 ) C D 74 ) T .t/ D 21 C 74ek tI

T .5/ D 80 ) 21 C 74e5k D 80 ) e

5k D

80  21

74

D

59

74

) 5k D ln

59

74

)

) k D

1

5

ln

59

74

D 0:0453 ) T .t/ D 21 C 74e.0:0453/t

:

La anterior expresión es la solución del PVI. De este resultado podemos ver que la temperatura

del café después de 10 minutos es

T .10/ D 21 C 74e.0:0453/10 D 68 ) T .10/ D 68 ıC:

¿Cuánto tiempo debe transcurrir para que T D 50 ıC?

T .t/ D 50 ) 21 C 74e.0:0453/t D 50 ) e

.0:0453/t D

50  21

74

D

29

74

)

) .0:0453/t D ln

29

74

) t D

ln 29  ln 74

0:0453

D 20:68 )

) t D 20:68 mi

Explicación paso a paso:

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