Diese scheinbar einfache Frage sorgt weiterhin für erhebliche Kontroversen. Takamasa Takahashi, Physiker am St. Norbert College in De Pere, Wisconsin, versucht eine endgültige Antwort:
„Kaltes Wasser kocht nicht schneller als heißes Wasser. Die Erwärmungsrate einer Flüssigkeit hängt von der ab Größe des Temperaturunterschieds zwischen der Flüssigkeit und ihrer Umgebung (z. B. die Flamme auf dem Herd). Infolgedessen nimmt kaltes Wasser Wärme schneller auf, solange es noch kalt ist. Sobald es die Temperatur von heißem Wasser erreicht hat, Die Heizrate verlangsamt sich und von dort dauert es genauso lange, bis es zum Kochen kommt wie das Wasser, das anfangs heiß war. Da kaltes Wasser einige Zeit benötigt, um die Temperatur von heißem Wasser zu erreichen, dauert kaltes Wasser deutlich länger kochen als heißes Wasser. Es kann eine psychologische Auswirkung auf das Spiel geben; kaltes Wasser beginnt früher zu kochen, als man aufgrund der oben erwähnten höheren Wärmeabsorptionsrate erwarten könnte, wenn Wasser kälter ist.
„Zum ersten Teil von die Frage – „Gefriert heißes Wasser schneller als kaltes Wasser?“ – die a nswer ist „Nicht normalerweise, aber möglicherweise unter bestimmten Bedingungen.“ Es werden 540 Kalorien benötigt, um ein Gramm Wasser zu verdampfen, während 100 Kalorien benötigt werden, um ein Gramm flüssiges Wasser von 0 Grad Celsius auf 100 Grad Celsius zu bringen. Wenn Wasser heißer als 80 Grad Celsius ist, ist die Abkühlgeschwindigkeit durch schnelle Verdampfung sehr hoch hoch, weil jedes verdampfende Gramm mindestens 540 Kalorien aus dem zurückgelassenen Wasser zieht. Dies ist eine sehr große Wärmemenge im Vergleich zu einer Kalorie pro Grad Celsius, die aus jedem Gramm Wasser entnommen wird, das durch regelmäßige Wärmeleitung abkühlt.
„Es hängt alles davon ab, wie schnell die Abkühlung erfolgt, und Es stellt sich heraus, dass heißes Wasser nicht vor kaltem Wasser gefriert, sondern vor lauwarmem Wasser. Wasser mit 100 ° C gefriert beispielsweise vor Wasser, das wärmer als 60 ° C, aber nicht vor Wasser, das kühler als 60 ° C ist. Dieses Phänomen ist Besonders deutlich, wenn die Oberfläche, die durch schnelles Verdampfen abkühlt, im Vergleich zur Wassermenge groß ist, z. B. wenn Sie ein Auto an einem kalten Wintertag mit heißem Wasser waschen.
„Eine andere Situation, in der es heiß ist Wasser kann schneller gefrieren, wenn eine Pfanne mit kaltem Wasser und eine Pfanne mit heißem Wasser gleicher Masse in ein Gefrierfach gestellt werden. Es gibt den oben erwähnten Verdunstungseffekt, und auch der Wärmekontakt mit dem Gefrierfach kühlt den unteren Teil des Gewässers. Wenn das Wasser kalt genug ist, nahe vier Grad Celsius (die Temperatur, bei der das Wasser am dichtesten ist), steigt das fast gefrorene Wasser unten nach oben. Die Konvektionsströme setzen sich fort, bis der gesamte Wasserkörper 0 ° C erreicht hat. Zu diesem Zeitpunkt gefriert das gesamte Wasser schließlich. Wenn das Wasser anfangs heiß ist, ist das gekühlte Wasser unten dichter als das heiße Wasser oben, sodass keine Konvektion auftritt und der untere Teil zu frieren beginnt, solange der obere Teil noch warm ist. Dieser Effekt kann in Kombination mit dem Verdunstungseffekt in einigen Fällen dazu führen, dass heißes Wasser schneller gefriert als kaltes Wasser. In diesem Fall hat der Gefrierschrank natürlich während der vorgegebenen Zeit härter gearbeitet und dem heißen Wasser mehr Wärme entzogen. „
Robert Ehrlich von der George Mason University in Fairfax, Virginia, fügt hinzu Einige der von Takahashi angesprochenen Punkte:
„Es gibt zwei Möglichkeiten, wie heißes Wasser schneller gefrieren kann als kaltes Wasser. Ein Weg hängt von der Tatsache ab, dass heißes Wasser schneller verdunstet. Wenn Sie also mit gleichen Massen an heißem und kaltem Wasser beginnen, muss bald weniger heißes Wasser gefrieren, und daher würde es das kalte Wasser überholen und zuerst gefrieren. denn je geringer die Masse, desto kürzer die Gefrierzeit. Die andere Möglichkeit (im Fall einer Wasserschale mit flachem Boden, die in einen Gefrierschrank gestellt wird) besteht darin, dass das heiße Wasser das Eis unter dem Boden der Schale schmilzt, was zu einem besseren Wärmekontakt führt, wenn es wieder gefriert. „
Immer noch skeptisch? Fred W. Decker, Meteorologe an der Oregon State University in Corvallis, ermutigt die Leser, die Frage selbst zu klären:
„Sie können problemlos ein Experiment zum Lernen einrichten das früher gefriert: Wasser, das anfangs heiß ist, oder Wasser, das anfangs kalt ist. Verwenden Sie eine bestimmte Einstellung auf einer elektrischen Kochplatte und messen Sie die Zeit zwischen Start und Kochen für einen bestimmten Topf, der beispielsweise einen Liter Wasser enthält. Beginnen Sie zuerst mit dem Wasser, das so kalt ist, wie es der Wasserhahn bietet, und wiederholen Sie es dann mit dem heißesten Wasser, das aus diesem Wasserhahn verfügbar ist. Ich würde wetten, dass der anfangs heiße Liter Wasser in viel kürzerer Zeit zum Kochen kommt als der anfangs kalte Liter Wasser.
„Das Gefrierexperiment ist schwieriger durchzuführen, da idealerweise eine begehbare Kühlkammer erforderlich ist, die auf eine Temperatur unter dem Gefrierpunkt eingestellt ist. Nehmen Sie zwei mit Wasser gefüllte Milchflaschen mit einem Volumen von einem Viertel in die Kammer. einer aus einem heißen Wasserhahn und der andere aus einem kalten Wasserhahn außerhalb der Kammer. Zeit zum Einfrieren, und ich würde erneut wetten, dass das anfangs kältere Wasser früher gefriert als das anfangs heiße Wasser. „
Decker schließt dass „viel Folklore daraus resultiert, dass versucht wird, eine solche Frage unter Bedingungen zu beantworten, die nicht“ alle anderen Dinge gleich „machen, was die vorstehenden Experimente tun.
Immer noch skeptisch? Fred W. Decker, ein Meteorologe bei Die Oregon State University in Corvallis ermutigt die Leser, die Frage selbst zu klären:
„Sie können problemlos ein Experiment durchführen, um zu erfahren, was früher gefriert: Wasser, das anfangs heiß ist, oder Wasser, das anfangs kalt ist. Verwenden Sie eine bestimmte Einstellung auf einer elektrischen Kochplatte und messen Sie die Zeit zwischen Start und Kochen für einen bestimmten Topf, der beispielsweise einen Liter Wasser enthält. Beginnen Sie zuerst mit dem Wasser, das so kalt ist, wie es der Wasserhahn bietet, und wiederholen Sie es dann mit dem heißesten Wasser, das aus diesem Wasserhahn verfügbar ist. Ich würde wetten, dass der anfangs heiße Liter Wasser in viel kürzerer Zeit zum Kochen kommt als der anfangs kalte Liter Wasser.
„Das Gefrierexperiment ist schwieriger durchzuführen, da es idealerweise einen Spaziergang erfordert. in einer Kühlkammer, die auf eine Temperatur unter dem Gefrierpunkt eingestellt ist. Nehmen Sie zwei mit Wasser gefüllte Milchflaschen mit einem Volumen von einem Viertel in die Kammer, eine aus einem heißen Hahn und die andere aus einem kalten Hahn außerhalb der Kammer. Zeit sie zum Einfrieren, und ich würde wieder wetten, dass das anfangs kältere Wasser früher gefriert als das anfangs heiße Wasser. „
Decker kommt zu dem Schluss, dass“ viel Folklore daraus resultiert, dass versucht wird, eine solche Frage unter Bedingungen zu beantworten, die dies tun nicht „alle anderen Dinge gleich“ machen, was die vorstehenden Experimente tun.