Esta pregunta aparentemente simple sigue generando una controversia considerable. Takamasa Takahashi, un físico del St. Norbert College en De Pere, Wis., Intenta una respuesta definitiva:
«El agua fría no hierve más rápido que el agua caliente. La velocidad de calentamiento de un líquido depende de la magnitud de la diferencia de temperatura entre el líquido y su entorno (la llama de la estufa, por ejemplo). Como resultado, el agua fría absorberá calor más rápidamente mientras todavía está fría; una vez que alcance la temperatura del agua caliente, la velocidad de calentamiento se ralentiza y desde allí tarda tanto en hervir como el agua que estaba caliente al principio. Debido a que el agua fría tarda un poco en alcanzar la temperatura del agua caliente, el agua fría claramente tarda más en hervir que el agua caliente. Puede haber algún efecto psicológico en juego; el agua fría comienza a hervir antes de lo que cabría esperar debido a la mayor tasa de absorción de calor antes mencionada cuando el agua está más fría.
«A la primera parte de la pregunta: «¿El agua caliente se congela más rápido que el agua fría?» La respuesta es «Normalmente no, pero posiblemente bajo ciertas condiciones». Se necesitan 540 calorías para vaporizar un gramo de agua, mientras que se necesitan 100 calorías para llevar un gramo de agua líquida de 0 grados Celsius a 100 grados C. Cuando el agua está a más de 80 grados C, la velocidad de enfriamiento por vaporización rápida es muy alta. alto porque cada gramo que se evapora extrae al menos 540 calorías del agua que queda. Esta es una gran cantidad de calor en comparación con la caloría por grado Celsius que se extrae de cada gramo de agua que se enfría por conducción térmica regular.
«Todo depende de la rapidez con la que se enfríe y resulta que el agua caliente no se congelará antes que el agua fría, sino que se congelará antes que el agua tibia. El agua a 100 grados C, por ejemplo, se congelará antes que el agua a más de 60 grados C, pero no antes que el agua a más de 60 grados C. Este fenómeno es particularmente evidente cuando la superficie que se enfría por evaporación rápida es grande en comparación con la cantidad de agua involucrada, como cuando se lava un automóvil con agua caliente en un día frío de invierno.
«Otra situación en la que el calor el agua se puede congelar más rápido cuando se colocan una olla con agua fría y una olla con agua caliente de igual masa en un congelador. Existe el efecto de evaporación mencionado anteriormente, y también el contacto térmico con el estante del congelador enfriará la parte inferior del cuerpo de agua. Si el agua está lo suficientemente fría, cerca de los cuatro grados C (la temperatura a la que el agua es más densa), entonces el agua casi congelada en la parte inferior se elevará hasta la parte superior. Las corrientes de convección continuarán hasta que todo el cuerpo de agua esté a 0 grados C, momento en el que toda el agua finalmente se congela. Si el agua está inicialmente caliente, el agua enfriada en la parte inferior es más densa que el agua caliente en la parte superior, por lo que no se producirá convección y la parte inferior comenzará a congelarse mientras la parte superior aún está caliente. Este efecto, combinado con el efecto de evaporación, puede hacer que el agua caliente se congele más rápido que el agua fría en algunos casos. En este caso, por supuesto, el congelador habrá trabajado más duro durante la cantidad de tiempo dada, extrayendo más calor del agua caliente «.
Robert Ehrlich de la Universidad George Mason, en Fairfax, Virginia, agrega a algunos de los puntos señalados por Takahashi:
«Hay dos formas en las que el agua caliente puede congelarse más rápido que el agua fría. Una forma depende del hecho de que el agua caliente se evapora más rápido, de modo que si comenzaras con masas iguales de agua caliente y fría, pronto habría menos agua caliente para congelar y, por lo tanto, superaría al agua fría y se congelaría primero. porque cuanto menor es la masa, menor es el tiempo de congelación. La otra forma en que podría suceder (en el caso de un plato de agua de fondo plano colocado en un congelador) es si el agua caliente derrite el hielo debajo del fondo del plato, lo que lleva a un mejor contacto térmico cuando se vuelve a congelar «.
¿Todavía te sientes escéptico? Fred W. Decker, meteorólogo de la Universidad Estatal de Oregón en Corvallis, anima a los lectores a resolver la pregunta por sí mismos:
«Puedes preparar un experimento para aprender que se congela antes: agua inicialmente caliente o agua inicialmente fría. Use un ajuste dado en una placa calefactora eléctrica y registre el tiempo entre el inicio y la ebullición para una olla determinada que contenga, digamos, un litro de agua; Primero comience con el agua tan fría como le proporcione el grifo y luego repítalo con el agua más caliente disponible de ese grifo. Apuesto a que el litro de agua inicialmente caliente llegará a hervir en mucho menos tiempo que el litro de agua inicialmente frío.
«El experimento de congelación es más difícil de realizar, porque idealmente requiere una cámara de almacenamiento en frío que se coloque a una temperatura por debajo del punto de congelación. Introduzca en la cámara dos botellas de leche de un cuarto de galón llenas de agua, uno de un grifo de agua caliente y el otro de un grifo de agua fría fuera de la cámara. Mírelos para que se congelen y apostaría de nuevo a que el agua inicialmente más fría se congelará antes que el agua inicialmente caliente «.
Decker concluye que «gran parte del folclore resulta de intentar responder a esa pregunta en condiciones que no hacen que» todas las demás cosas sean iguales «, lo que hacen los experimentos anteriores.
¿Aún te sientes escéptico? Fred W. Decker, meteorólogo de La Universidad Estatal de Oregón en Corvallis anima a los lectores a resolver la pregunta por sí mismos:
«Puede configurar fácilmente un experimento para saber qué se congela antes: agua que inicialmente está caliente o agua que inicialmente está fría. Use un ajuste dado en una placa calefactora eléctrica y registre el tiempo entre el inicio y la ebullición para una olla determinada que contenga, digamos, un litro de agua; Primero comience con el agua tan fría como le proporcione el grifo y luego repítalo con el agua más caliente disponible de ese grifo. Apuesto a que el litro de agua inicialmente caliente llegará a hervir en mucho menos tiempo que el litro de agua inicialmente frío.
«El experimento de congelación es más difícil de realizar, porque idealmente requiere una caminata. en una cámara de almacenamiento en frío a una temperatura por debajo del punto de congelación. Lleve a la cámara dos botellas de leche de un cuarto de galón llenas de agua, una de un grifo caliente y la otra de un grifo frío fuera de la cámara. Mírelos para que se congelen, y apostaría de nuevo a que el agua inicialmente más fría se congelará antes que el agua inicialmente caliente «.
Decker concluye que» gran parte del folclore resulta de tratar de responder a esta pregunta en condiciones que no no hacer que «todas las demás cosas sean iguales», como hacen los experimentos anteriores.