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1701年，牛顿望着一杯开水，在想：“冷和热的本质是什么？”
牛顿开始思索，热的东西都会慢慢变冷，而太冷的东西也会慢慢变热。
热的冷的都会变成跟周围一样的温度。
牛顿继续想，一旦这杯水的温度高于外界，那从热到冷，肯定有一个过程。
“我要找到这种由热变冷的数学过程！”
然后牛顿一边拿热水，一边拿温度计放入热水中，然后手里握着怀表。观察每隔一段时间，把对应的时间和温度给记下来。
牛顿考虑了单位时间从单位面积散失的热量与温度差成正比，称这个比例系数称为热传递系数。
自己根据数据，列出公式计算出，一个物体所损失的热的速率与物体和其周围环境间的温度差是成比例的。
牛顿冷却定律是牛顿在1701年用实验确定的，在强制对流时与实际符合较好，在自然对流时只在温度差不太大时才成立。
牛顿冷却定律揭示了任何物体冷却共同遵守的数学规律，并且在提出后应用于各学科研究直到至今。但是在实际生活中，不断有人发现，某些情况下，物体冷却速率并非只和外部与物体的温差有关。比如有人观察到，两杯除了温度分别是100c和70c其他各种状态都相同的水，放到冰箱里，居然是100c的水先结冰。这种现象被称为彭巴现象。