Essa pergunta aparentemente simples continua a gerar considerável controvérsia. Takamasa Takahashi, um físico do St. Norbert College em De Pere, Wisconsin, tenta uma resposta definitiva:
“A água fria não ferve mais rápido do que a água quente. A taxa de aquecimento de um líquido depende do magnitude da diferença de temperatura entre o líquido e seu entorno (a chama do fogão, por exemplo). Como resultado, a água fria vai absorver calor mais rapidamente enquanto ainda está fria; quando atinge a temperatura da água quente, a taxa de aquecimento diminui e a partir daí leva tanto tempo para ferver quanto a água que estava quente para começar. Como a água fria leva algum tempo para atingir a temperatura da água quente, a água fria claramente leva mais tempo para ferver do que a água quente. Pode haver algum efeito psicológico em jogo; a água fria começa a ferver mais cedo do que o esperado por causa da maior taxa de absorção de calor mencionada quando a água está mais fria.
“Para a primeira parte de a pergunta – “A água quente congela mais rápido do que a água fria?” – a A resposta é “Normalmente não, mas possivelmente sob certas condições.” São necessárias 540 calorias para vaporizar um grama de água, enquanto são necessárias 100 calorias para levar um grama de água líquida de 0 graus Celsius a 100 graus C. Quando a água está mais quente do que 80 graus C, a taxa de resfriamento por vaporização rápida é muito alto porque cada grama que evapora retira pelo menos 540 calorias da água deixada para trás. Esta é uma quantidade muito grande de calor em comparação com uma caloria por grau Celsius que é extraída de cada grama de água que esfria por condução térmica regular.
“Tudo depende de quão rápido o resfriamento ocorre, e Acontece que a água quente não congela antes da água fria, mas congela antes da água morna. Água a 100 graus C, por exemplo, vai congelar antes da água mais quente do que 60 graus C, mas não antes da água mais fria do que 60 graus C. Este fenômeno é particularmente evidente quando a área de superfície que esfria por evaporação rápida é grande em comparação com a quantidade de água envolvida, como quando você lava um carro com água quente em um dia frio de inverno.
“Outra situação em que calor a água pode congelar mais rápido é quando uma panela de água fria e uma panela de água quente de igual massa são colocadas em um congelador. Existe o efeito da evaporação citado acima, e também o contato térmico com a prateleira do freezer resfriará a parte inferior do corpo dágua. Se a água estiver fria o suficiente, perto de quatro graus C (a temperatura na qual a água é mais densa), a água quase congelada na parte inferior subirá para o topo. As correntes de convecção continuarão até que todo o corpo dágua esteja a 0 graus C, ponto no qual toda a água finalmente congela. Se a água estiver inicialmente quente, a água resfriada na parte inferior é mais densa do que a água quente na parte superior, então nenhuma convecção ocorrerá e a parte inferior começará a congelar enquanto a parte superior ainda está quente. Este efeito, combinado com o efeito de evaporação, pode fazer com que a água quente congele mais rápido do que a água fria em alguns casos. Neste caso, é claro, o freezer terá trabalhado mais durante o determinado período de tempo, extraindo mais calor da água quente. “
Robert Ehrlich, da George Mason University, em Fairfax, Va., Acrescenta a alguns dos pontos levantados por Takahashi:
“Existem duas maneiras pelas quais a água quente pode congelar mais rapidamente do que a água fria. Uma maneira depende do fato de que a água quente evapora mais rápido, de modo que, se você começar com massas iguais de água quente e fria, logo haverá menos água quente para congelar e, portanto, ultrapassaria a água fria e congelaria primeiro, porque quanto menor a massa, menor o tempo de congelamento. A outra forma de isso acontecer (no caso de um prato de água de fundo plano colocado no freezer) é se a água quente derreter o gelo sob o fundo do prato, levando a um melhor contato térmico quando ele voltar a congelar. “
Ainda se sente cético? Fred W. Decker, meteorologista da Oregon State University em Corvallis, incentiva os leitores a resolverem a questão por si mesmos:
“Você pode configurar prontamente um experimento para aprender que congela mais cedo: água que é inicialmente quente ou água que é inicialmente fria. Use uma determinada configuração em um fogão elétrico e marque o tempo entre o início e a fervura para uma determinada panela contendo, digamos, um quarto de água; primeiro comece com a água tão fria quanto a torneira fornecer e depois repita com a água mais quente disponível dessa torneira. Aposto que o litro de água inicialmente quente ferverá em muito menos tempo do que o litro de água inicialmente fria.
“O experimento de congelamento é mais difícil de realizar, porque idealmente requer uma câmara de armazenamento refrigerada com temperatura abaixo de zero. Leve para a câmara duas garrafas de leite de um quarto cheias de água, um de uma torneira quente e o outro de uma torneira fria fora da câmara. Tempo para congelar, e eu apostaria novamente que a água inicialmente mais fria congelará mais cedo do que a água inicialmente quente. “
Decker conclui que “muito folclore resulta da tentativa de responder a essa pergunta em condições que não tornam” todas as outras coisas iguais “, como fazem os experimentos anteriores.
Ainda se sente cético? Fred W. Decker, meteorologista da A Oregon State University em Corvallis incentiva os leitores a resolverem a questão por si próprios:
“Você pode configurar prontamente um experimento para saber o que congela antes: água que é inicialmente quente ou água que é inicialmente fria. Use uma determinada configuração em um fogão elétrico e marque o tempo entre o início e a fervura para uma determinada panela contendo, digamos, um quarto de água; primeiro comece com a água tão fria quanto a torneira fornecer e depois repita com a água mais quente disponível dessa torneira. Aposto que o litro de água inicialmente quente ferverá em muito menos tempo do que o litro de água inicialmente fria.
“O experimento de congelamento é mais difícil de realizar, porque idealmente requer uma caminhada. na câmara de armazenamento refrigerada que está definida para uma temperatura abaixo de zero Leve para a câmara duas garrafas de leite de um quarto cheias de água, uma de uma torneira quente e a outra de uma torneira fria fora da câmara. Se eles congelarem, eu apostaria novamente que a água inicialmente mais fria congelará mais cedo do que a água inicialmente quente. “
Decker conclui que” muito folclore resulta da tentativa de responder a essa pergunta em condições que não tornar “todas as outras coisas iguais”, como fazem os experimentos anteriores.