¿El agua caliente se congela más rápido que el agua fría? Parece obvio que la respuesta debería ser no, porque en igualdad de condiciones, el agua caliente tarda más en enfriarse que el agua fría, por lo que no es posible que se congele más rápido.
Pero las observaciones realizadas a lo largo de miles de años, así como innumerables experimentos modernos, han demostrado lo contrario: en condiciones cuidadosamente controladas, el agua caliente a veces parece congelarse más rápido que el agua fría.
¿Cómo es esto posible? Bueno, eso es algo que todavía tiene a los científicos desconcertados – de hecho, todavía están luchando para demostrar que el efecto existe en primer lugar, como el primer episodio del nuevo canal de ciencia de Derek Muller, Sciencium, explica.
Resulta que la congelación del agua es mucho más complicada de lo que podrías pensar.
Como explica el vídeo de arriba, el fenómeno de que el agua caliente se congele más rápido que el agua fría se conoce como efecto Mpemba, llamado así por Erasto Mpemba, un estudiante tanzano que en 1963 hacía helados como parte de un proyecto escolar.
Los estudiantes debían hervir una mezcla de nata y azúcar, dejarla enfriar y luego meterla en el congelador.
Preocupado por conseguir una mancha en el congelador, Mpemba, en cambio, metió su mezcla cuando aún estaba ardiendo. Pero al cabo de una hora y media, su mezcla se había congelado, mientras que las de sus compañeros no lo habían hecho.
Intrigado por este fenómeno, pasó a trabajar con el profesor de física Denis Osborne, y juntos fueron capaces de replicar los hallazgos y publicar un artículo en 1969 en el que se demostraba que el agua caliente se congela más rápido que la fría.
Fue el primer estudio revisado por pares sobre el efecto, pero como señala Derek en el vídeo de arriba, las observaciones se remontan a Aristóteles en el siglo IV a.C., quien observó que el agua caliente se enfriaba antes que la fría durante sus experimentos.
Sir Frances Bacon y Descartes también observaron el fenómeno en sus estudios.
Pero, ¿cuál es la física que hay detrás de este extraño fenómeno?
Como explica el vídeo de arriba, hay cinco mecanismos propuestos para lo que ocurre aquí:
- Fusión de la escarcha: La escarcha es un aislante, por lo que el agua fría helada podría mantener su calor mejor que un vaso caliente que derrite la escarcha de sus lados.
- Gases disueltos: Hay más gases disueltos en el agua fría que en el agua caliente, y los investigadores han predicho que esto podría desempeñar un papel en las tasas de enfriamiento, aunque no está claro cómo.
- Superenfriamiento: Todos sabemos que el agua se congela a cero grados centígrados, pero a veces se enfría mucho más antes de congelarse, un fenómeno conocido como superenfriamiento. Esto ocurre porque el hielo necesita un lugar de nucleación, como una burbuja de aire o una impureza en el agua, para formarse. Así que quizás el agua caliente experimenta menos superenfriamiento que el agua fría.
- Evaporación: El vaso de agua caliente pierde más moléculas de agua a través de la evaporación, por lo que hay menos para congelar.
- Convección: Por último, existe la idea de que el agua caliente podría enfriarse más rápido debido al aumento de las corrientes de convección. Estas corrientes se producen porque el agua se enfría principalmente por su superficie y por los lados del vaso, lo que hace que el agua fría se hunda y el agua caliente suba y ocupe su lugar. Las corrientes son mayores en los vasos de precipitados calientes, y podrían afectar a las velocidades de enfriamiento.
Todas estas ideas tienen su mérito, pero el problema es que los experimentos realizados a lo largo de los años han controlado todos estos efectos, y los resultados han sido frustrantemente incoherentes.
Algunos laboratorios no han podido demostrar que el efecto Mpemba se produzca en absoluto, mientras que otros muestran que se produce incluso en condiciones variables.
¿Entonces cuál es la respuesta? Bueno, un nuevo estudio publicado este año sugiere que tal vez el efecto Mpemba está siendo causado por algo completamente diferente – y no tiene nada que ver con la rapidez con la que el agua caliente se enfría.
Dejamos que Derek te lo explique en el vídeo de arriba, y no te olvides de suscribirte a su nuevo canal.
Es bastante loco pensar que después de milenios de observaciones, todavía tenemos mucho que aprender sobre algo tan básico como la congelación del agua. La ciencia es lo mejor.