Determinar si el agua caliente puede congelarse más rápido que el agua fría puede parecer una obviedad. Después de todo, el agua se congela a 0 grados Celsius. Y el agua no estaría lo suficientemente caliente como para matar la bacteria E. coli (alrededor de 120 grados Fahrenheit o 50 grados Celsius) tomaría un camino más largo que el agua más fría en una playa otoñal de Nueva Inglaterra (alrededor de 60 grados Fahrenheit o 15 grados Celsius) hacia un futuro helado como hielo? Si bien es una suposición lógica, resulta que el agua caliente puede congelarse antes que el agua más fría en determinadas condiciones.
Esta aparente peculiaridad de la naturaleza es el «efecto Mpemba», que lleva el nombre del tanzano estudiante de secundaria, Erasto Mpemba, quien lo observó por primera vez en 1963. El efecto Mpemba ocurre cuando dos cuerpos de agua con diferentes temperaturas se exponen al mismo entorno bajo cero y el agua más caliente se congela primero. Las observaciones de Mpemba confirmaron las corazonadas de algunos de los pensadores más venerados de la historia, como Aristóteles, René Descartes y Francis Bacon, quienes también pensaban que el agua caliente se congelaba más rápido que el agua fría.
La evaporación es el candidato más fuerte para explicar Efecto Mpemba. A medida que el agua caliente colocada en un recipiente abierto comienza a enfriarse, la masa general disminuye a medida que parte del agua se evapora. Con menos agua para congelar, el proceso puede llevar menos tiempo. Pero esto no siempre funciona, especialmente cuando se usan recipientes cerrados que evitan que el agua evaporada se escape.
Y la evaporación puede no ser la única razón por la que el agua se congela más rápidamente. Puede haber menos gas disuelto en el agua más caliente, lo que puede reducir su capacidad para conducir el calor y permitir que se enfríe más rápido. Sin embargo, los físicos polacos de la década de 1980 no pudieron demostrar de manera concluyente esta relación.
Una distribución de temperatura no uniforme en el agua también puede explicar el efecto Mpemba. El agua caliente sube a la parte superior de un recipiente antes de escapar, desplazando el agua fría debajo de él y creando una «parte superior caliente». Este movimiento de agua caliente hacia arriba y agua fría hacia abajo se llama corriente de convección. Estas corrientes son una forma popular de transferencia de calor en líquidos y gases, que ocurren en el océano y también en los radiadores que calientan una habitación fría. Con el agua más fría en la parte inferior, esta distribución desigual de la temperatura crea corrientes de convección que aceleran el proceso de enfriamiento. Incluso con más suelo para cubrir para congelar, la temperatura del agua más caliente puede bajar a un ritmo más rápido que el agua más fría.
Así que la próxima vez que vuelva a llenar su bandeja de cubitos de hielo , intente usar agua más caliente. Es posible que tenga cubitos de hielo para enfriar su bebida incluso antes.
Esta respuesta la proporciona Scienceline, un proyecto del Programa de informes sobre ciencia, salud y medio ambiente de la Universidad de Nueva York.
Siga Los pequeños misterios de la vida en Twitter @llmysteries. También estamos en Facebook & Google+.