O pote terá mais cafeína.
Você está certo de que a concentração da solução final é determinada não apenas pelo tempo de infusão, temperatura, etc., mas também pela quantidade de água disponível para diluir o material que sai do chá, incluindo a cafeína. Ele alcançará o equilíbrio com menos água. Então, mais água vai ter mais dos diferentes compostos dissolvidos no chá.
Para uma observação empírica de alguém surpreendido pelo resultado, veja também esta questão .