Denna till synes enkla fråga fortsätter att generera betydande kontroverser. Takamasa Takahashi, en fysiker vid St. Norbert College i De Pere, Wis., Försöker ett definitivt svar:
”Kallt vatten kokar inte snabbare än varmvatten. Uppvärmningshastigheten för en vätska beror på storleken på temperaturskillnaden mellan vätskan och dess omgivning (till exempel spisen på kaminen). Som ett resultat absorberar kallt vatten värme snabbare medan det fortfarande är kallt; när det når upp till temperaturen på varmt vatten, uppvärmningshastigheten saktar ner och därifrån tar det lika lång tid att koka upp det som vattnet som var varmt till att börja med. Eftersom det tar kallt vatten lite tid att nå temperaturen på varmt vatten, tar kallt vatten klart längre tid att koka än varmvatten gör. Det kan finnas någon psykologisk effekt i spel; kallt vatten börjar koka snabbare än man kan förvänta sig på grund av den tidigare nämnda högre värmeabsorptionsgraden när vattnet är kallare.
”Till den första delen av frågan – ”Fryser varmvatten snabbare än kallt vatten?” – a nswer är ”Vanligtvis inte, men möjligen under vissa förhållanden.” Det tar 540 kalorier för att förånga ett gram vatten, medan det tar 100 kalorier för att få ett gram flytande vatten från 0 grader Celsius till 100 grader C. När vattnet är varmare än 80 grader C är kylningshastigheten mycket snabb högt eftersom varje förångande gram drar åtminstone 540 kalorier från det kvarvarande vattnet. Detta är en mycket stor värmemängd jämfört med en kalori per Celsius-grad som dras från varje gram vatten som kyls av genom regelbunden värmeledning.
”Det beror helt på hur snabbt kylningen sker, och det visar sig att varmt vatten inte fryser före kallt vatten men fryser före ljummet vatten. Vatten vid 100 grader C till exempel fryser före vatten varmare än 60 grader C men inte före vattenkylare än 60 grader C. Detta fenomen är särskilt tydligt när ytan som svalnar genom snabb avdunstning är stor jämfört med mängden vatten, som när du tvättar en bil med varmt vatten en kall vinterdag.
”En annan situation där varm vatten kan frysa snabbare är när en panna med kallt vatten och en panna med varmt vatten med samma massa placeras i ett frysfack. Det finns effekten av avdunstning som nämns ovan, och även den termiska kontakten med fryshyllan kommer att svalna den nedre delen av vattnet. Om vattnet är tillräckligt kallt, nära fyra grader C (temperaturen vid vilken vattnet är tätast), kommer nästan frysande vatten i botten att stiga till toppen. Konvektionsströmmarna kommer att fortsätta tills hela vattenmängden är 0 grader C, vid vilken tidpunkt allt vattnet äntligen fryser. Om vattnet initialt är varmt, är kylt vatten i botten tätare än det varma vattnet uppe, så ingen konvektion kommer att inträffa och den nedre delen börjar frysa medan toppen fortfarande är varm. Denna effekt, i kombination med avdunstningseffekten, kan göra att varmvatten fryser snabbare än kallt vatten i vissa fall. I det här fallet kommer frysen naturligtvis att ha arbetat hårdare under den angivna tiden och extraherat mer värme från varmt vatten. ”
Robert Ehrlich från George Mason University, i Fairfax, Va., Tillägger några av punkterna från Takahashi:
”Det finns två sätt som varmt vatten kan frysa snabbare än kallt vatten. Ett sätt beror på det faktum att varmt vatten avdunstar snabbare, så att om du började med lika massor av varmt och kallt vatten, skulle det snart bli mindre av det heta vattnet att frysa, och därmed skulle det komma över det kalla vattnet och frysa först, för ju mindre massa desto kortare frysningstid. Det andra sättet det kan hända (i fallet med en plattbotten med vatten placerad i en frys) är om det heta vattnet smälter isen under skålens botten, vilket leder till en bättre termisk kontakt när den fryser igen. ”
Känner du dig fortfarande skeptisk? Fred W. Decker, en meteorolog vid Oregon State University i Corvallis, uppmuntrar läsarna att lösa frågan för sig själva:
”Du kan enkelt skapa ett experiment för att lära dig som fryser tidigare: vatten som ursprungligen är varmt eller vatten som ursprungligen är kallt. Använd en given inställning på en elektrisk kokplatta och klocka tiden mellan start och kokning för en viss kruka som innehåller, säg en liter vatten; börja först med vattnet så kallt som kranen ger och upprepa det sedan med det hetaste vattnet som finns tillgängligt från kranen. Jag skulle satsa att vattnet som ursprungligen var varmt kommer att koka upp på mycket kortare tid än det vatten som ursprungligen var kallt.
”Frysningsexperimentet är svårare att utföra, eftersom det idealiskt kräver en inbyggd kylförvaringskammare som är inställd på en temperatur under frysningen. Ta in i kammaren två mjölkflaskor med volym fyllda med vatten, den ena från en varm kran och den andra från en kall kran utanför kammaren. Dags att de fryser, och jag skulle satsa igen att det initialt kallare vattnet kommer att frysa snabbare än det initialt heta vattnet. ”
Decker avslutar att ”mycket folklore är resultatet av att försöka svara på en sådan fråga under förhållanden som inte gör” allt annat lika ”, vilket ovanstående experiment gör.
Känner du dig fortfarande skeptisk? Fred W. Decker, en meteorolog vid Oregon State University i Corvallis uppmuntrar läsarna att lösa frågan för sig själva:
”Du kan enkelt sätta upp ett experiment för att lära dig vilket fryser tidigare: vatten som ursprungligen är varmt eller vatten som ursprungligen är kallt. Använd en given inställning på en elektrisk kokplatta och klocka tiden mellan start och kokning för en viss kruka som innehåller, säg en liter vatten; börja först med vattnet så kallt som kranen ger och upprepa det sedan med det hetaste vattnet som finns tillgängligt från kranen. Jag skulle satsa att vattnet som ursprungligen var varmt kommer att koka upp på mycket kortare tid än det vatten som ursprungligen var kallt.
”Frysningsexperimentet är svårare att utföra, eftersom det idealiskt kräver en promenad- i kylkammare som är inställd på en temperatur under fryspunkten. Ta in i kammaren två kvartsvolymer mjölkflaskor fyllda med vatten, en från en varm kran och den andra från en kall kran utanför kammaren. Tider dem att frysa, och jag skulle satsa igen att det ursprungligen kallare vattnet kommer att frysa snabbare än det ursprungligen heta vattnet. ” inte göra ”alla andra saker lika”, vilket ovanstående experiment gör.