Questa domanda apparentemente semplice continua a generare notevoli controversie. Takamasa Takahashi, un fisico del St. Norbert College di De Pere, Wis., Tenta una risposta definitiva:
“Lacqua fredda non bolle più velocemente dellacqua calda. La velocità di riscaldamento di un liquido dipende dalla entità della differenza di temperatura tra il liquido e lambiente circostante (la fiamma sul fornello, per esempio). Di conseguenza, lacqua fredda assorbirà il calore più velocemente mentre è ancora fredda; una volta che raggiunge la temperatura dellacqua calda, la velocità di riscaldamento rallenta e da lì ci vuole tanto tempo per portarla a ebollizione quanto lacqua che era calda allinizio. Poiché lacqua fredda impiega un po di tempo per raggiungere la temperatura dellacqua calda, lacqua fredda richiede chiaramente più tempo per bollire rispetto allacqua calda. Potrebbe esserci qualche effetto psicologico in gioco; lacqua fredda inizia a bollire prima di quanto ci si potrebbe aspettare a causa del suddetto maggiore tasso di assorbimento del calore quando lacqua è più fredda.
“Alla prima parte del la domanda – “Lacqua calda gela più velocemente dellacqua fredda?” – a nswer è “Non di solito, ma forse a determinate condizioni.” Occorrono 540 calorie per vaporizzare un grammo dacqua, mentre ci vogliono 100 calorie per portare un grammo di acqua liquida da 0 gradi Celsius a 100 gradi C.Quando lacqua è più calda di 80 gradi C, la velocità di raffreddamento mediante vaporizzazione rapida è molto alto perché ogni grammo che evapora attira almeno 540 calorie dallacqua rimasta. Si tratta di una quantità di calore molto elevata rispetto alluna caloria per grado Celsius che viene prelevata da ogni grammo di acqua che si raffredda per conduzione termica regolare.
“Tutto dipende dalla velocità con cui si verifica il raffreddamento e si scopre che lacqua calda non si congela prima dellacqua fredda ma si congela prima dellacqua tiepida. Lacqua a 100 gradi C, per esempio, si congela prima dellacqua più calda di 60 gradi C ma non prima dellacqua più fredda di 60 gradi C. Questo fenomeno è particolarmente evidente quando la superficie che si raffredda per rapida evaporazione è grande rispetto alla quantità di acqua coinvolta, come quando si lava unauto con acqua calda in una fredda giornata invernale.
“Unaltra situazione in cui il caldo lacqua può congelare più velocemente quando una pentola di acqua fredda e una pentola di acqua calda di uguale massa vengono poste in uno scomparto congelatore. Cè leffetto dellevaporazione di cui sopra, e anche il contatto termico con il ripiano del congelatore raffredderà la parte inferiore del corpo dacqua. Se lacqua è abbastanza fredda, vicino a quattro gradi C (la temperatura alla quale lacqua è più densa), lacqua vicino al congelamento sul fondo salirà verso lalto. Le correnti di convezione continueranno fino a quando lintero corpo idrico non raggiungerà 0 ° C, a quel punto tutta lacqua si congelerà. Se lacqua è inizialmente calda, lacqua raffreddata nella parte inferiore è più densa dellacqua calda nella parte superiore, quindi non si verificherà alcuna convezione e la parte inferiore inizierà a congelarsi mentre la parte superiore è ancora calda. Questo effetto, combinato con leffetto di evaporazione, in alcuni casi può far congelare lacqua calda più velocemente dellacqua fredda. In questo caso, ovviamente, il congelatore avrà lavorato di più durante il periodo di tempo stabilito, estraendo più calore dallacqua calda. “
Robert Ehrlich della George Mason University, a Fairfax, in Virginia, aggiunge a alcuni dei punti fatti da Takahashi:
“Ci sono due modi in cui lacqua calda potrebbe congelare più velocemente dellacqua fredda. Un modo dipende dal fatto che lacqua calda evapora più velocemente, in modo che se si partisse con masse uguali di acqua calda e fredda, presto ci sarebbe meno acqua calda da congelare, e quindi supererebbe lacqua fredda e si congelerebbe per prima, perché minore è la massa, minore è il tempo di congelamento. Laltro modo in cui potrebbe accadere (nel caso di un piatto dacqua a fondo piatto posto in un congelatore) è se lacqua calda scioglie il ghiaccio sotto il fondo del piatto, portando a un migliore contatto termico quando si ricongela. “
Ti senti ancora scettico? Fred W. Decker, meteorologo presso la Oregon State University di Corvallis, incoraggia i lettori a risolvere la questione da soli:
“Puoi facilmente organizzare un esperimento per imparare che gela prima: acqua inizialmente calda o acqua inizialmente fredda. Usa una data impostazione su una piastra elettrica e calcola il tempo tra linizio e lebollizione per una data pentola contenente, diciamo, un litro dacqua; iniziare prima con lacqua fredda quanto il rubinetto fornisce e poi ripetere con lacqua più calda disponibile da quel rubinetto. Scommetto che il litro dacqua inizialmente caldo raggiungerà lebollizione in molto meno tempo rispetto al litro dacqua inizialmente freddo.
“Lesperimento di congelamento è più difficile da eseguire, perché idealmente richiede una cella frigorifera walk-in impostata a una temperatura inferiore allo zero. Porta nella camera due bottiglie di latte da un quarto riempite dacqua, uno da un rubinetto caldo e laltro da un rubinetto freddo fuori dalla camera. Fai in modo che si congelino e scommetterei ancora che lacqua inizialmente più fredda si congelerà prima di quella inizialmente calda. “
Conclude Decker che “molto folklore risulta dal tentativo di rispondere a una domanda del genere in condizioni che non rendono” tutte le altre cose uguali “, come fanno gli esperimenti precedenti.
Ti senti ancora scettico? Fred W. Decker, meteorologo di Oregon State University di Corvallis, incoraggia i lettori a risolvere la questione da soli:
“Puoi facilmente organizzare un esperimento per scoprire quale si congela prima: acqua che è inizialmente calda o acqua che è inizialmente fredda. Usa una data impostazione su una piastra elettrica e calcola il tempo tra linizio e lebollizione per una data pentola contenente, diciamo, un litro dacqua; iniziare prima con lacqua fredda quanto il rubinetto fornisce e poi ripetere con lacqua più calda disponibile da quel rubinetto. “Scommetto che il litro dacqua inizialmente caldo raggiungerà lebollizione in molto meno tempo rispetto al litro dacqua inizialmente freddo.
” Lesperimento di congelamento è più difficile da eseguire, perché idealmente richiede una passeggiata- in una cella frigorifera impostata a una temperatura inferiore allo zero. Prendi nella camera due bottiglie di latte del volume di un quarto riempite dacqua, una da un rubinetto caldo e laltra da un rubinetto freddo fuori dalla camera. Cronometrali in modo che si congelino e scommetterei di nuovo che lacqua inizialmente più fredda si congelerà prima dellacqua calda inizialmente. “
Decker conclude che” molto folklore risulta dal tentativo di rispondere a una domanda del genere in condizioni che lo fanno non rendere “tutte le altre cose uguali”, come fanno gli esperimenti precedenti.