Determinare se l’acqua calda può congelare o meno più velocemente dell’acqua fredda può sembrare un gioco da ragazzi. Dopotutto, l’acqua si congela a 0 gradi Celsius. E l’acqua non sarebbe abbastanza calda da uccidere i batteri E. coli (circa 120 gradi Fahrenheit o 50 gradi Celsius) prendere un percorso più lungo rispetto all’acqua più fredda in una spiaggia del New England (circa 60 gradi Fahrenheit o 15 gradi Celsius) verso un futuro gelido come il ghiaccio? Sebbene sia un presupposto logico, si scopre che l’acqua calda può congelare prima dell’acqua più fredda in determinate condizioni.
Questa apparente stranezza della natura è l ‘”effetto Mpemba”, dal nome della Tanzania Studente di liceo, Erasto Mpemba, che lo osservò per la prima volta nel 1963. L’effetto Mpemba si verifica quando due corpi d’acqua con temperature diverse sono esposti allo stesso ambiente sotto zero e l’acqua più calda si congela per prima. Le osservazioni di Mpemba hanno confermato le intuizioni di alcuni dei pensatori più venerati della storia, come Aristotele, Rene Descartes e Francis Bacon, che pensavano anche che l’acqua calda congelasse più velocemente dell’acqua fredda.
L’evaporazione è il candidato più forte per spiegare il Effetto Mpemba. Quando l’acqua calda posta in un contenitore aperto inizia a raffreddarsi, la massa complessiva diminuisce man mano che parte dell’acqua evapora. Con meno acqua da congelare, il processo può richiedere meno tempo. Ma questo non sempre funziona, soprattutto quando si utilizzano contenitori chiusi che impediscono la fuoriuscita dell’acqua evaporata.
E l’evaporazione potrebbe non essere l’unica ragione per cui l’acqua può congelare più rapidamente. Potrebbe esserci meno gas disciolto nell’acqua più calda, che può ridurre la sua capacità di condurre il calore, permettendogli di raffreddarsi più velocemente. Tuttavia, i fisici polacchi negli anni ’80 non furono in grado di dimostrare in modo definitivo questa relazione.
Una distribuzione della temperatura non uniforme nell’acqua può anche spiegare l’effetto Mpemba. L’acqua calda sale alla sommità di un contenitore prima che fuoriesca, spostando l’acqua fredda sottostante e creando un “caldo top”. Questo movimento di acqua calda verso l’alto e l’acqua fredda verso il basso è chiamato corrente di convezione. Queste correnti sono una forma popolare di trasferimento di calore nei liquidi e nei gas, che si verificano nell’oceano e anche nei radiatori che riscaldano una stanza fredda. Con l’acqua più fredda sul fondo, questa distribuzione non uniforme della temperatura crea correnti di convezione che accelerano il processo di raffreddamento. Anche con più terreno da coprire per congelare, la temperatura dell’acqua più calda può scendere più rapidamente rispetto all’acqua più fredda.
Quindi la prossima volta che riempirai la vaschetta dei cubetti di ghiaccio , prova a usare acqua più calda. Potresti avere cubetti di ghiaccio per raffreddare la tua bevanda ancora prima.
Questa risposta è fornita da Scienceline, un progetto del Programma di reportistica scientifica, sanitaria e ambientale della New York University.
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