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22 gennaio 2020

L'acqua calda congela prima di quella fredda?

Per il cosiddetto “effetto Mpemba” l’acqua calda congela più velocemente dell’acqua fredda.


Nella foto una pentola di acqua bollente lanciata all’aria gelida mostra come sia istantaneo il congelamento del suo contenuto

Siamo nel pieno dell’inverno e le temperature si sono abbassate notevolmente dopo le temperature relativamente alte dei mesi autunnali. Per chi vuole “giocare” con l’acqua viene proposta questa semplice sperimentazione che ha un aspetto coreografico davvero affascinante. Si tratta del cosiddetto “Effetto Mpemba”.

L’effetto prende il nome dallo studente della Tanzania, Erasto Mpemba che nel 1963, mentre frequentava ancora le scuole medie, notò che un impasto per fare il gelato congelava prima se era tiepido che se era freddo. Anni più tardi Erasto si iscrisse all’Università, alla facoltà di fisica, e pose la domanda a un suo docente. Insieme, nel 1969, scrissero una pubblicazione scientifica che ne spiegava il comportamento. In realtà il fenomeno era già noto nell’antichità. La prima descrizione dell'effetto Mpemba è stata fornita da Aristotele, osservando gli abitanti del Ponto quando andavano a pescare nei laghi ghiacciati: versavano dell'acqua tiepida intorno alle canne per formare del ghiaccio da utilizzare come piombo. Fu così che il grande pensatore intuì che riscaldando l'acqua si contribuisce al suo congelamento rapido.

© Foto: Taro Yamada/Corbis


L’effetto Mpemba è un fenomeno complesso risultato di diversi fattori, non tutti ancora chiariti. Certamente, contribuisce il fatto che, al contrario dell’acqua fredda, quella calda evapora e quindi, dopo un certo tempo, la quantità che deve congelare diminuisce. Inoltre, l’acqua fredda contiene più gas disciolti, e la presenza di queste sostanze tende a far abbassare la temperatura alla quale inizia il congelamento, rallentando il processo.
Infine, in un liquido caldo i movimenti di convezione (dall’alto verso il basso e viceversa) sono maggiori, e questo impedisce che, all’inizio del congelamento, si formi in superficie uno strato sottile di ghiaccio che, nell’acqua fredda, ha l’effetto di isolare termicamente la parte ancora liquida, rallentando l’ulteriore congelamento.