L'acqua calda può congelare più velocemente dell'acqua fredda?

L'acqua calda può congelare più rapidamente dell'acqua fredda. Tuttavia, non sempre accade, né la scienza ha spiegato esattamente perché può succedere.

Sebbene Aristotele, Bacon e Cartesio descrissero tutti che l'acqua calda si congelava più velocemente dell'acqua fredda, l'idea fu per lo più resistita fino agli anni '60 quando uno studente delle superiori di nome Mpemba notò che la miscela di gelato caldo, una volta messa nel congelatore, si sarebbe congelata prima della miscela di gelato che era stata raffreddata a temperatura ambiente prima di essere collocata nel congelatore. Mpemba ha ripetuto il suo esperimento con l'acqua anziché con la miscela di gelati e ha trovato lo stesso risultato: l'acqua calda si è congelata più rapidamente di quella più fredda. Quando Mpemba chiese al suo insegnante di fisica di spiegare le osservazioni, l'insegnante disse a Mpemba che i suoi dati dovevano essere errati, perché il fenomeno era impossibile.

Mpemba fece a un professore di fisica in visita, il dottor Osborne, la stessa domanda. Questo professore rispose che non lo sapeva, ma avrebbe testato l'esperimento. Il dottor Osborne ha fatto eseguire una prova da Mpemba a un tecnico di laboratorio. Il tecnico di laboratorio ha riferito di aver duplicato il risultato di Mpemba, "Ma continueremo a ripetere l'esperimento fino a quando non avremo il giusto risultato. "Bene, i dati sono i dati, quindi quando l'esperimento è stato ripetuto, ha continuato a produrre lo stesso risultato. Nel 1969 Osborne e Mpemba pubblicarono i risultati delle loro ricerche. Ora viene talvolta chiamato il fenomeno in cui l'acqua calda può congelare più velocemente dell'acqua fredda

Non esiste una spiegazione definitiva del motivo per cui l'acqua calda può congelare più velocemente dell'acqua fredda. Diversi meccanismi entrano in gioco, a seconda delle condizioni. I principali fattori sembrano essere:

• Evaporazione: più acqua calda evapora rispetto all'acqua fredda, riducendo così la quantità di acqua rimanente da congelare. Le misurazioni di massa ci portano a credere che questo sia un fattore importante quando si raffredda l'acqua in contenitori aperti, anche se non è il meccanismo che spiega come si manifesta l'effetto Mpemba in contenitori chiusi.
• Super raffreddamento - L'acqua calda tende a sperimentare meno di a effetto superrefrigerante dell'acqua fredda. Ciò rende più probabile che diventi solido quando raggiunge il punto di congelamento dell'acqua.
• Convezione - L'acqua sviluppa correnti di convezione mentre si raffredda. La densità dell'acqua di solito diminuisce all'aumentare della temperatura, quindi un contenitore di acqua di raffreddamento in genere è più caldo in alto che in basso. Se supponiamo che l'acqua perda la maggior parte del suo calore attraverso la sua superficie (che può essere o non essere vera, a seconda del condizioni), quindi l'acqua con una parte superiore più calda perderebbe il suo calore e si congelerebbe più velocemente dell'acqua con una parte superiore più fredda.
• Gas disciolti - L'acqua calda ha meno capacità di trattenere i gas disciolti rispetto all'acqua fredda, il che può influire sulla sua velocità di congelamento.
• Effetto dell'ambiente circostante - La differenza tra le temperature iniziali di due contenitori d'acqua può avere un effetto sull'ambiente circostante che potrebbe influenzare la velocità di raffreddamento. Un esempio potrebbe essere l'acqua calda che scioglie uno strato di gelo preesistente, consentendo una migliore velocità di raffreddamento.

Ora, non prendere la mia parola per questo! Se hai dei dubbi sul fatto che l'acqua calda a volte si congeli più rapidamente di quella fredda, provalo tu stesso. Ricorda che l'effetto Mpemba non sarà visibile per tutte le condizioni sperimentali, quindi consulta il riferimenti in questo post per vedere cosa potrebbe funzionare meglio per te (o provare a creare gelato nel tuo congelatore, se lo accetti come dimostrazione dell'effetto).