At bestemme, om varmt vand kan fryse hurtigere end koldt vand, kan virke som en no-brainer. Efter alt fryser vand ved 0 grader Celsius. Og ville ikke vand varmt nok til at dræbe E. coli bakterier (ca. 120 grader Fahrenheit eller 50 grader Celsius) tager en længere vej end køligere vand ved et fald i New England strand (ca. 60 grader Fahrenheit eller 15 grader Celsius) mod en kølig fremtid som is? Mens det er en logisk antagelse, viser det sig, at varmt vand kan fryse før køligere vand under bestemte forhold.
Denne tilsyneladende beskaffenhed af naturen er “Mpemba-effekten”, opkaldt efter den tanzaniske gymnasieelever, Erasto Mpemba, der først observerede det i 1963. Mpemba-effekten opstår, når to vandområder med forskellige temperaturer udsættes for de samme omgivelser under nul og det varmere vand fryser først. Mpembas observationer bekræftede fornemmelsen af nogle af historiens mest ærede tænkere, såsom Aristoteles, Rene Descartes og Francis Bacon, der også mente, at varmt vand frøs hurtigere end koldt vand.
Fordampning er den stærkeste kandidat til at forklare Mpemba-effekt. Når varmt vand anbragt i en åben beholder begynder at køle ned, falder den samlede masse, når noget af vandet fordamper. Med mindre vand at fryse, kan processen tage kortere tid. Men dette fungerer ikke altid, især når du bruger lukkede beholdere, der forhindrer fordampet vand i at undslippe.
Og fordampning er måske ikke den eneste grund til, at vandet kan fryse hurtigere. Der kan være mindre opløst gas i det varmere vand, hvilket kan reducere dets evne til at lede varme og lade det køle hurtigere. Imidlertid var polske fysikere i 1980’erne ikke i stand til endeligt at demonstrere dette forhold.
En ikke-ensartet temperaturfordeling i vandet kan også forklare Mpemba-effekten. Varmt vand stiger op til toppen af en beholder, før det undslipper, fortrænger det kolde vand under det og skaber en “hot top”. Denne bevægelse af varmt vand op og koldt vand ned kaldes en konvektionsstrøm. Disse strømme er en populær form for varmeoverførsel i væsker og gasser, der forekommer i havet og også i radiatorer, der opvarmer et køligt rum. Med det køligere vand i bunden skaber denne ujævne temperaturfordeling konvektionsstrømme, der fremskynder køleprocessen. Selv med mere jord at dække for at fryse, kan temperaturen på det varmere vand falde hurtigere end det køligere vand.
Så næste gang du genopfylder din isterningsbakke , prøv at bruge varmere vand. Du har muligvis isterninger til at afkøle din drink endnu hurtigere.
Dette svar leveres af Scienceline, et projekt fra New York Universitys videnskabs-, sundheds- og miljørapporteringsprogram.
Følg Livets små mysterier på Twitter @llmysteries. Vi er også på Facebook & Google+.