Seguro que en los últimos meses has visto, ya sea en la televisión o en las redes sociales, el famoso vídeo en el que alguien lanza agua hirviendo al aire en un clima frío y esta se congela al momento. Pero, ¿sabías que, si esa agua no estuviera a alta temperatura, es probable que no se solidificase tan rápido? En otras palabras: si en esa misma condición el agua estuviera fría, al tirarla al aire esta no se congelaría con tanta rapidez.

Contraintuitivo, ¿verdad? A este curioso fenómeno que desafía las leyes de la naturaleza se le conoce como efecto Mpemba y defiende que, en determinadas condiciones, el agua a mayor temperatura se congelará a una velocidad mucho mayor que la que está a menor.

EL REDESCUBRIMIENTO DEL EFECTO

No cabe duda que el efecto Mpemba desafía la intuición. Y no solo en la actualidad, sino que hay constancia de que los pensadores y científicos de hace milenios ya se preguntaban a qué podía deberse ese curioso efecto. Aristóteles, Descartes o Bacon fueron algunas de esas mentes privilegiadas que intentaron descifrar el por qué del efecto, pero al verse encasillados, lo dejaron en el limbo.

No obstante, fue el estudiante tanzano Erasto B Mpemba quien, en 1963, redescubrió el fenómeno y lo puso en el punto de mira de la comunidad científica. En una de sus clases de cocina en la Escuela Secundaria Mkwawa, en Iringa, Tanzania, Erasto notó algo muy peculiar: la mezcla caliente para hacer helados parecía congelarse a una velocidad mucho mayor que la fría. Fascinado por el hallazgo, Mpemba se unió al físico Denis G. Osborne para investigar en mayor profundidad el efecto, trabajo con el cual publicaron un artículo titulado “Cool?” en la revista Physics Education, donde detallaron los experimentos llevados a cabo para dar explicación al fenómeno.

El redescubrimiento del fenómeno añadió una nueva dimensión al misterio. El hecho de que algo tan aparentemente contraintuitivo ocurriese en el mundo de la termodinámica, teóricamente dominado, despertaba interrogantes muy profundos sobre temas muy básicos, como son la naturaleza misma del calor o la propia congelación.

Erasto Mpemba 

¿POR QUÉ SUCEDE?

Antes de nada, debes tener en cuenta que este fenómeno ocurre únicamente bajo unas condiciones específicas y bien definidas. Por ejemplo, si comparas agua a 35ºC y agua a 5ºC, la segunda se congelará antes que la primera, contradiciendo el efecto Mpemba por completo. Ahora bien, para poder observar el fenómeno en acción, debes partir de una diferencia de temperatura significativa, como de 35ºC y 80ºC, o 70ºC y 90ºC.

Las razones detrás del efecto son diversas, pero todas están interrelacionadas. En primer lugar, hay que tener en cuenta que en un recipiente caliente, el líquido experimenta mayor circulación debido a la mayor agitación de las partículas que lo forman. Al moverse y desplazarse a mayor velocidad, estas tienden a desplazarse hacia los extremos, acelerando de esa forma el enfriamiento del agua caliente en el centro hacia las paredes del recipiente o de la superficie.

Además, debemos tener en cuenta que, a temperaturas más altas, el agua se evapora más rápidamente, reduciendo así la masa de líquido y, por ende, la cantidad de gas disuelto en él, lo que facilita la congelación. En otras palabras, esto significa que el agua más caliente, aunque parezca contra intuitivo, puede perder masa más rápidamente y, por lo tanto, congelarse antes.

Datos que muestran la variación en la temperatura de los líquidos en función del tiempo transcurrido, demostrando que el que parte a mayor temperatura adquiere temperaturas bajo cero a mayor velocidad.

A MAYOR DIFERENCIA, MAYOR EFECTO

Un ejemplo ilustrativo de este caso es el de dos vasos de agua, uno a 80ºC y otro a 95 ºC, colocados ambos en un congelador. Aunque se podría pensar que el agua a 95ºC tardaría más en congelarse, en la práctica esto no sucede. La disminución que haría de 15ºC hasta los 80ºC cambia sus propiedades físicas – la masa y la cantidad de gas disuelto – lo que influye en su velocidad de congelación y le permite ser el primero en alcanzar el estado de solidificación.

Además, se ha observado que el efecto Mpemba se hace mucho más evidente cuando la diferencia de temperatura entre las muestras es superior a 30ºC. Incluso al reducir la evaporación mediante la colocación de un plástico sobre los vasos, el agua caliente sigue congelándose primero, aunque con una diferencia menor. Esto se debe a la mayor convección interna del vaso más caliente, que prolonga la transferencia de calor al congelador, favoreciendo así la congelación más rápida.

Tomado de nationalgeographic