Svar:
Vid konstant tryck är densiteten omvänt proportionell mot absoluta temperaturen.
Detta följer av allmänna gaslagen:

pV = nRT

p = trycket, V = volymen, n = antal moler, R = allmänna gaskonstanten,

T = absoluta temperaturen

Densiteten (r) är proportionell mot n/V. Ommöblering av gaslagen ger

n/V = p/RT

dvs

r = konst/T

Från densiteten 1.293 kg/m³ vid 0^oC kan vi räkna ut konstanten konst:

konst = 1.293(0+273) = 353

Luftens densitet vid t.ex. en temperatur av 150^oC blir då

353/(150+273) = 0.83 kg/m³
/KS/lpe 2001-03-06

Svar:
Det är i amerikanska mellanvästern, ungefär de stater som gränsar till Iowa.
De uppträder i samband med kraftiga åskväder, som uppstår när tropikluften
och polarluften möts.
/KS 2001-03-10

Svar:
Om det är plusgrader ute kommer båda termometrarna visa samma temperatur,
så länge det finns is kvar. Varför får du lista ut själv.
/KS 2001-03-13

Svar:
Det är klart att den kallare i de flesta fall fryser först. Effekten är emellertid relativt väletablerad men utan någon enskild enkel förklaring, se Mpemba_effect.

Nedanstående länkar diskuterar några möjliga förklaringar till effekten.

Eftersom det avsvalnande varma vattnet vid någon tidpunkt måste vara av samma temperatur som det kalla vattnet så är det svårt att se att det från början varma vattnet skulle frysa snabbare: två vattenmassor med samma temperatur bör rimligen uppföra sig likadant. Det måste i så fall vara någon skillnad på vattenmassorna, t.ex. gasinnehåll.

En av förklaringarna går ut på att det varma vattnet fryser delvis snabbare (mindre underkylning, se fråga [16785]) och därför uppfattas som fruset när det i själva verket bara är delvis kylt. Problemet kvarstår dock: vad är det för skillnad mellan det kalla vattnet från början och det varma vattnet när temperaturen passerar begynnelsetemperaturen av det kalla vattnet.

Men det hjälper inte att spekulera ... man borde göra ett försök att påvisa effekten! Jag gjorde ett enkelt försök med istärningsbehållarna. Det var ingen märkbar skillnad på behållaren med kallt vatten och behållaren med hett vatten. Om något så frös den varma vattnet långsammare!

Se även frågorna [18157], [3551] och [16785].

Påpekas bör dock att effekten inte är absolut bevisad, se Mpemba_effectRecent_views.

Ett antal möjliga förklaringar listas i Mpemba_effectSuggested_explanations. Jag tror, om effekten finns, att förklaringen är att det från början kalla vattnet har en större tendens till underkylning.

Försök med temperaturmätning

I länk 2 beskrivs ett experiment där man mätt temperaturen som funktion av tiden, se nedanstående figur. Experimentet är emellertid mycket bristfälligt dokumenterat (t.ex. Var placerades temperatursensorerna? Vad var omgivningens temeratur?).

I början ser plotten rimlig ut. Den röda kurvan (varmare vatten) är brantare än den blå. Detta är rimligt eftersom värmetransporten till omgivningen är proportionell mot temperaturskillnaden.

Från 10 grader är kurvorna i stort sett parallella, vilket är rimligt. Kurvorna planar emellertid ut vid +3 grader och inte som man väntar sig vid vattnets fryspunkt 0 grader. Detta är antingen ett kalibreringsfel eller så sitter temperatursensorerna på fel plats.

Om man verkligen kan tro på mätningen så är det uppenbart att förklaringen är att tiden för frysning är kortare för det från början varma vattnet. På något sätt måste värmetransporten för det varma vattnet vara effektivare än för det kalla vattnet. Vi har fullständig isbildning (kurvan böjer nedåt och isen kyls till under 0 grader) vid 2.5 timmar för det varma vattnet och 4.2 timmar för det kalla vattnet.

Detta är ju en mycket tydlig effekt om man kan lita på mätningen. Varför 0-gradigt vatten som varit varmt fryser snabbare ges emellertid ingen förklaring för.

Se emellertid länkarna

https://www.sciencenews.org/article/debate-heats-over-claims-hot-water-sometimes-freezes-faster-cold

https://medium.com/the-physics-arxiv-blog/why-hot-water-freezes-faster-than-cold-physicists-solve-the-mpemba-effect-d8a2f611e853

där förklaringen föreslås vara att fler vätebindningar bildas vid den högre temperaturen. Hur detta påverkar kylhastigheten är emellertid inte uppenbart.

/KS/lpe 2001-03-21

Svar:
Varmt vatten tinar utan tvekan snabbare än kallt. Vi kan hålla med din sista
förmodan. Med varmt vatten kanske man lockas att avbryta tiningen för
tidigt, så att den inte är tinad inuti. Sedan finns en annan viktig aspekt.
Bakterietillväxten blir mycket högre om man använder varmt vatten. Därför
brukar tining med kallt vatten rekommenderas.
/KS 2001-03-19

Svar:
Vattenånga är en genomskinlig gas. Den syns alltså inte. Kondenseras
vattenångan i luft bildas små vattendroppar. Står vi inne i det,
kallar vi det dimma. Ser vi det utifrån är det ett moln.
/KS 2001-03-21

Svar:
Statisk elektricitet alstras lättare när luften är torr. Så det gäller
att förklara varför luften är torrare under soliga vårdagar. På natten
brukar det vara kallt i sådant väder. Då kondenseras vattnet på marken
(frost). Sedan kommer solen och smälter frosten. En del rinner ner i
marken. När sedan lufte värms upp, sjunker relativa fuktigheten. Kanske
inte hela förklaringen. Ett försök i alla fall.
/KS 2001-03-22

Svar:
Entropin kan i många sammanhang beskrivas som "oordning". Termodynamikens andra huvudsats
blir då att oordnigen ökar med tiden (i ett slutet system).
Vi kan alltså på det viset urskilja tidens riktning. Ett bra sätt att illustrera
detta, är att köra en film baklänges. Jag påminner mig en sekvens där
Helan och Halvan kör med en bil rakt genom en lada så att träflisorna ryker.
Kör man den baklänges, ser man en bil backa mot hålet i ladan, försvinna
in genom det samtidigt som träflisorna lyfter sig och hamnar på plats.
Ladan är hel igen. Vi inser omedelbart med våra erfarenheter att filmen körs baklänges eftersom sannolikheten att allt hamnar på rätt plants för att regenerera ladan är praktiskt taget noll.
/KS 2001-03-28

Svar:
Andedräkten bildar en sorts dimma när vattenångan kondenseras.
Utandningsluften är mättad med vattenånga vid 37 ^oC.
När den kyls, blir den övermättad, och vatten fälls ut i form av
små droppar.
/KS 2001-03-29

Svar:
Att koka ägg innebär ju att man värmer ägget. Om man ska koka ägg vid
lågt tryck, måste man ha tryckkokare.
/KS 2001-03-29