# 物料温度随时间增长而指数逼近环境温度, 
# 请使用python生成模拟数据 分别绘制物料初始温度高于环境温度和低于环境温度时的 温度随时间变化的曲线 给出代码

# 导入所需的库
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

# 定义牛顿冷却定律的函数
def newton_cooling(T0, Ta, k, t):
    # T0: 物料的初始温度
    # Ta: 环境的温度
    # k: 物料的冷却系数
    # t: 时间
    return Ta + (T0 - Ta) * np.exp(-k * t)

# 设置物料和环境的温度和冷却系数
T0_high = 100 # 物料初始温度高于环境温度的情况
T0_low = 0 # 物料初始温度低于环境温度的情况
Ta = 20 # 环境温度
k = 0.1 # 物料冷却系数

# 生成时间序列数据
t = np.linspace(0, 100, 101) # 时间从0到100，共101个点

# 计算物料温度随时间变化的数据
T_high = newton_cooling(T0_high, Ta, k, t) # 物料初始温度高于环境温度的情况
T_low = newton_cooling(T0_low, Ta, k, t) # 物料初始温度低于环境温度的情况

# 绘制物料温度随时间变化的曲线图
plt.figure(figsize=(10, 6)) # 设置图形大小
plt.plot(t, T_high, label='T0 > Ta') # 绘制物料初始温度高于环境温度的曲线
plt.plot(t, T_low, label='T0 < Ta') # 绘制物料初始温度低于环境温度的曲线
plt.xlabel('Time') # 设置x轴标签
plt.ylabel('Temperature') # 设置y轴标签
plt.title('Newton Cooling Law') # 设置图形标题
plt.legend() # 显示图例
plt.grid() # 显示网格线
plt.show() # 显示图形