varför fryser varmt vatten fortare än kallt

Varmt vatten kan ibland frysa fortare än kallt vatten – det kallas Mpemba‑effekten – men det händer inte alltid och beror på flera samverkande faktorer.

Vad är Mpemba-effekten?

Mpemba-effekten är observationen att vatten som från början är varmare ibland stelnar till is tidigare än vatten som från början är kallare, under vissa specifika förhållanden. Fenomenet är känt sedan antiken, men blev berömt när studenten Erasto Mpemba på 1960‑talet uppmärksammade det i moderna experiment.

Kort sagt: det är inte en enkel regel “varmt fryser alltid snabbare”, utan en märklig effekt som kan dyka upp i vissa situationer.

Viktiga orsaker (flera spelar in samtidigt)

Forskare är inte helt överens, men några huvudidéer återkommer ofta:

1. Avdunstning (mindre vatten att frysa)
   • Varmt vatten avdunstar snabbare, särskilt om ytan är stor.
   • När en del av det varma vattnet försvinner som ånga, är mindre massa kvar som måste kylas ner och frysa.
   • Därför kan den varma behållaren “komma ikapp” den kalla, eftersom mindre vatten återstår att frysa.

2. Konvektion och temperaturfördelning
   • Skillnader i temperatur inne i vattnet ger strömmar (konvektion) som kan transportera värme olika effektivt.
   • I en del fall gör varmare starttemperatur att cirkulationen blir kraftigare, vilket flyttar värmen snabbare till ytan där den kyls bort.

 * När medeltemperaturen hos varmt och kallt vatten “möts” kan det tidigare varma vattnet ha en kallare botten eller kallare områden som börjar frysa tidigare än det jämnare kalla vattnet.

3. Avlösta gaser i vattnet
   • Kallt kranvatten innehåller ofta mer lösta gaser (t.ex. luft) än vatten som värmts upp kraftigt.
   • Upphettning driver ut en del av gaserna, vilket förändrar hur vattnet kan överkylas (bli under 0 °C utan att frysa) och hur lätt iskristaller kan börja bildas.

 * Mindre gaser kan göra att vattnet fryser vid en något högre effektiv temperatur i vissa experiment, så att det uppvärmda vattnet stelnar tidigare än det kalla.

4. Kontakt med omgivningen (t.ex. frost i frysen)
   • Ställer du en kall skål i en frys med frostdkikt, kan frosten isolera och försämra värmeöverföringen.
   • En mycket varm behållare kan smälta frosten under sig, få bättre kontakt mot hyllan och därmed leda bort värme effektivare.

 * I vissa experiment är just hur behållaren står mot underlaget avgörande för om effekten syns eller inte.

Viktiga detaljer: när händer det – och när inte?

Det finns flera villkor för att effekten ska kunna märkas tydligt:

• Samma typ av behållare och liknande mängd vatten måste användas, annars jämför man “äpplen och päron”.
• Skillnaden i starttemperatur får inte vara hur stor som helst; vissa temperaturintervall (t.ex. hett vs ljummet) har visat tydligare effekter än andra.

• Miljön spelar roll: frost på underlaget, luftcirkulation i frysen och hur öppen vattenytan är påverkar starkt resultatet.

• Många experiment har inte kunnat reproducera Mpemba‑effekten under strikt kontrollerade förhållanden, vilket gör att den fortfarande är ett aktivt forskningsområde.

Ett förenklat exempel:

• Glas A fylls med mycket varmt vatten, glas B med kallt vatten.
• Glas A avdunstar lite vatten, rör om mer i sig självt och smälter eventuell frost under glaset.
• Efter ett tag kan glas A ha mindre vatten, bättre kylkontakt och en temperaturfördelning som gör att iskristaller börjar bildas före glas B, trots att det var varmare från början.

Är det här “bevisat” och alltid sant?

Forskarläget i dag är ungefär:

• Ja, det finns experiment där varmt vatten frusit före kallt, så fenomenet kan uppstå.
• Nej, det är inte en universell regel – ofta fryser kallt vatten fortfarande snabbare, precis som sunt förnuft säger.
• Teoretiska modeller har blivit mer avancerade, och ny forskning kopplar fenomenet till hur system generellt “slappnar av” mot jämvikt (alltså hur de går från oordnade till stabila tillstånd).

• Än så länge finns ingen helt enkel formel som säger exakt när effekten alltid uppträder, så den fortsätter att undersökas.

Hur du kan testa själv (försiktigt)

Vill du prova hemma kan du göra ett enkelt experiment, men tänk på säkerheten med varmt vatten:

1. Ta två lika stora behållare (t.ex. två glasformar i metall eller plast som tål frys).
2. Fyll den ena med hett kranvatten (inte nödvändigtvis kokande, av säkerhetsskäl) och den andra med kallt kranvatten, så lika volym som möjligt.
3. Ställ båda i frysen på samma hylla, med lika avstånd till väggar och fläkt.
4. Titta till dem med jämna mellanrum och notera när is först börjar bildas och när vattnet är helt fruset.
5. Upprepa några gånger, ändra t.ex. vattenmängd eller starttemperatur, och se om resultatet ändras.

Du kan upptäcka att ibland “vinner” det varma, ibland det kalla – vilket i sig visar hur känslig effekten är för små skillnader i omgivningen.

TL;DR: Varmt vatten kan ibland frysa fortare än kallt därför att det avdunstar mer (mindre kvar att frysa), får annorlunda temperaturfördelning och konvektion, innehåller färre lösta gaser och kan få bättre värmekontakt mot omgivningen. Men det är inte en enkel lag, utan ett speciellt fenomen (Mpemba‑effekten) som bara dyker upp under vissa förhållanden.

Information gathered from public forums or data available on the internet and portrayed here.