Svar:
Kaffet svalnar genom värmeledning till omgivningen. Det innebär att "avsvalningstakten" är större ju varmare kaffet är - värmetransporten är proportionell mot temperaturskillnaden mellan kaffet och omgivningen.

Om du först häller i mjölken så leds inte så mycket värme bort som om kaffet "varit för sig själv". Häll alltså i mjölken så
fort som möjligt. Viktigare är att hindra värmet från att lämna koppen. Detta kan man göra dels genom att sätta koppen på ett isolerande underlag och dels genom att sätta lock på koppen. Fatet gör nog mer nytta ovanpå än under koppen!

Experiment: Varför inte undersöka detta experimentellt med två kaffekoppar!

Tillägg 9/1/08:

Detta är en klassisk fråga som diskuterats mycket. Frågan under länk 1 får samma svar men frågaren påstår sig ha mätt temoperaturer och kommit fram till motsatt resultat. Om detta kan man säga två saker:

1 Det är inte helt lätt att skapa identiska förhållanden och att mäta temperaturerna tillräckligt exakt.

2 Resonemanget bygger helt på att värmeförlusten sker genom ledning så att kyleffekten är proportionell mot temperaturskillnaden kaffe-omgivning. Vid rimliga temperaturer bör förlusterna genom strålning vara försumbara. (En ideal termos skulle t.ex. bara ha strålningsförluster och vi vet att kaffet håller sig mycket länge varmt i en termos. Se vidare fråga [14327].)

Diagrammet nedan från illustrerar resonemanget mycket väl. Observera dels att "temperaturhoppet" när man häller i mjölken är samma för de båda fallen. Resultatet bygger då på att den blå avsvalningskurvan är mindre brant än den röda eftersom kaffet är kallare.

/GO/lpe 1998-03-20

Svar:
Du ser denna effekt så snart du har att göra med tunna genomskinliga skikt, som t.ex. plastfodral, såpbubblor eller ett tunnt lager bensin på vattnet.

Det beror på att en del av ljuset går igenom det tunna skiktet
och reflekteras, medan en del reflekteras redan i den första
ytan. Detta två ljusstrålar interfererar med varandra så att vissa färger förstärks och vissa släcks ut beroende på om vägskillnaden är ett jämnt antal våglängder eller ej. Eftersom skiktets tjocklek ofta varierar i olika punkter, så ser du ett färgat mönster.

Vad händer då med fotonerna (ljuspartiklarna) som släcks ut? Försvinner de bara? I så fall skulle lagen om energins bevarande inte vara uppfylld!

Ingen fara! Ljuset (energin) kan aldrig försvinna genom interferens. Vad som sker är att man får en omfördelning av strålningen, dvs de fotoner som saknas i de mörka områdena har i stället gått ut i en annan riktning. Antalet fotoner (energin) är alltså konstant, medan fördelningen i olika riktningar ändras genom interferensen.

Vissa fjärilar åstadkommer ett nästan självlysande intryck med hjälp av fjäll av exakt anpassad tjocklek, se länk 1:

/Peter Ekström 2002-10-10

Svar:
Under ytan finns en stor spole genom vilken man skickar en högfrekvent
växelström. Då alstras ett högfrekvent magnetfält. Placerar man en
metall i detta fält induceras virvelströmmar i denna metall, och
genom ohmska förluster värms metallen upp. Nu har expertis meddelat
oss att det måste finnas en järnplatta i kastrullen. Det innebär att
det inte bara är induktion som är inblandad, utan också det man
i transformatorsammanhang kallar järnförluster. Det kan också vara så
att järnet hjälper till att koncentrera magnetfältet till kastrullen.
Enligt vår sagesman
förekommer induktionsspisar knappast i hemmen, det är proffsutrustning.

Se vidare länk 1 och 2, Induktionshäll och Induction_cooker.
/KS/lpe 2000-03-30

Svar:
Vi förutsätter att det är klart väder. Taket är varmare än natthimlen. Det kommer alltså mer värmestrålning från
taket än från himlen. Om du mäter glasrutans temperatur i de två fallen, finner du att den är lägre under bar himmel eftersom nettoutstrålningen (strålning ut - strålning in) blir större.

Alla vet att det är det kallare när det är klart än när det är molnigt? Samma anledning - mindre strålning in eftersom den högre atmosfären är kallare! Om vi dessutom tar hänsyn till att en molnfri atmosfär har lite materia som strålar, kan man säga att natthimlens temperatur är 2.7 K - temperaturen hos den kosmiska bakgrundsstrålningen!

Samma effekt gör att snön smälter snabbare under ett träd än utanför - området nära trädet är varmare.
/KS/lpe 2001-01-12

Svar:
Energin finns ju som rörelseenergi hos soffa och den person som faller med.
Vid inbromsningen omvandlas rörelseenergin till värmeenergi. Vi vet inte hur
bromsarna är konstruerade i detta fall. Man kan tänka sig en
magnetbroms där en elektromagnet reglerar en sorts skivbroms.
Värme alstras genom friktion.
Man kan tänka sig en virvelströmsbroms, där en magnet alstrar
virvelströmmar i en metallskena. Värme alstras med ohmska förluster.

Se även Fritt_fall_(Gröna_Lund).
/KS/lpe 2001-02-19

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:
Om vinden kommer rakt bakifrån går det inte. Om vinden kommer från sidan, har båtens hastighet inte så mycket med vindens hastighet att göra.

Vindens verkan på seglet resulterar i en kraft, som verkar på båten genom masten. Vilken hastighet båten får beror på båtskrovet. En klumpig båt går långsamt. En långsmal, smäcker båt går snabbt, och den hastigheten kan vara större än vindens.

Det finns en detaljerad förklaring under länk 1. Om vinden kommer snett framifrån tvingas den av seglet att vrida lite i riktning mot segelbåtens akter. Detta leder enligt regeln verkan och återverkan (Newtons tredje lag, se Newtons rörelselagar), till en kraft med en komponent riktad mot fören. Det finns naturligtvis även en kraftkomponent i sidled, men segelbåtens köl hindrar båten att driva i sidled.
/KS 2001-04-04

Svar:
En foton som reflekteras avger dubbelt så mycket rörelsemängd som en foton som absorberas. Den välbekanta apparat du beskriver (se nedanstående bild), tycks då snurra åt fel håll.

Nu är det faktiskt inte vakuum där inne, utan gas vid lågt tryck. De svarta ytorna blir varmare än de speglande eftersom de absorberar mer ljus. När en gasmolekyl kolliderar med en svart yta, får den en extra spark. Det blir alltså i medeltal större rekyl på de svarta ytorna. Det är det som driver rotationen. Hade vi lyckats åstadkomma tillräckligt bra vakuum, skulle den (i princip, men effekten är för liten) snurrat åt andra hållet.

Apparaten beskrivs i detalj i Wikipedia-artikeln Crookes_radiometer.

/Peter E/KS 2001-04-27

Svar:
Låt oss se hur en orgelpipa med längden L fungerar.
Eftersom pipan är stängd
i ena ändan och öppen i den andra, så är
den fundamentala (längsta)
våglängden l=4L,
eftersom vi måste ha en nod (ingen svängning) i
den slutna ändan och en antinod (maximal
svängning) i den öppna.

Det är viktigt att komma ihåg, att
våglängden bestäms av pipans
längd, och alltså är oberoende av vilken
gas man blåser med.
Ljudhastigheten är däremot olika
i olika gaser. Ljudhastigheten i helium är 2.6 gånger högre än luftens.

Ljudhastigheten är proportionell mot molekylernas medelhastighet, som
i sin tur är proportionell mot roten av absoluta temperaturen. En typisk
luftmolekyl (kväve) är 7 gånger tyngre än en heliummolekyl (28/4 = 7).
Vid en given temperatur är medelenergin för luftmolekylerna lika med
medelenergin hos heliummolekylerna. Ur det får vi att kvoten
mellan ljudhastigheterna blir:

(7)^1/2 = 2.6

För alla vågrörelser gäller sambandet
att utbredningshastigheten
är våglängdenfrekvensen, dvs
v=lf.
Frekvensen som örat uppfattar blir
alltså f=v/l=
v/4L. Eftersom ljudhastigheten i helium är
2.6 gånger så
hög som ljudhastigheten i luft, så kommer en
heliumfylld orgelpipa
att ha 2.6 gånger högre naturlig
frekvens än samma
pipa med luft. Människans talorgan fungerar ungefär som
en orgelpipa, och det är därför rösten ändras till
högre frekvenser när man andas in helium och pratar.

I fråga [15873] finns en demonstration av vad som händer om man i stället andas in en tung gas som svavelhexafluorid.
/PE/KS 2002-06-04

Svar:
Vid reflexion ändras både ljusets intensitet och polarisation.
När en ljusstråle träffar
gränsytan på ett genomskinligt medium kommer en del av
ljuset att brytas och en
del av ljuset att reflekteras. Om ljuset faller in mot gränsytan så att den brutna
strålen och den reflekterade strålen är vinkelräta mot varandra,
så kommer det
reflekterade ljuset att vara planpolariserat.
Infallsvinkeln som uppfyller sambandet, och alltså ger 100% polariserat reflekterat ljus,
kallas för brewstervinkeln.

Om det i brewstervinkeln infallande ljuset är planpolariserat vinkelrätt mot infallsplanet kommer allt ljus att brytas ner i mediet med högre brytningsindex och inget ljus reflekteras.

Vi tar en mycket enkel modell av spridningen, se nedanstående figur: den inkommande vågens E-fält (som definieras som polarisationsriktningen) sätter elektroner i svängning i gränsytan. Komponenten som är parallell med normalen får elektronerna att svänga nästan i den riktning som den reflekterade strålen går (exakt för Brewstervikeln). En dipol strålar inte i denna riktning. Det betyder att den med infallsplanet parallella komponenten inte reflekteras, utan måste gå in i mediet. Den andra komponenten - som reflekteras utmärkt - tas om hand av polaroidglasögonen. Alltså ser vi inget reflekterat ljus.

Se vidare Brewster's_angle.

/Peter E 2003-10-03