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El efecto Mpemba: una incógnita para la ciencia

Todavía nos queda mucho por descubrir en torno al agua. Un recurso vital para la vida de todos los seres vivos en el planeta. Y es que su comportamiento sigue escondiendo algunas incógnitas. En esta Máster Class, abordamos con José Luis Oltra, divulgador científico en @Cuarentaydos, uno de los fenómenos más antiguos del agua para el que todavía nos faltan respuestas. Hablamos del efecto Mpemba.

Hace ya cerca de 2.000 años, Aristóteles fue el primero en describir el efecto Mpemba. Lo hizo al observar que mucha gente optaba por dejar el agua al sol antes de enfriarla. Y es que, el mismo afirmó que el agua caliente se enfriaba más rápido que el agua fría.

Francis Bacon y René Descartes también investigaron sobre este efecto pero no recibió mucha atención. Sin embargo, fue en 1963 cuando se le atribuyó el nombre de Efecto Mpemba.

¿Qué es el Efecto Mpemba?

El Efecto Mpemba es el hecho que ocurre cuando el agua caliente se congela de forma más rápida que el agua fría. Al parecer, si tenemos dos recipientes con agua a distintas temperaturas dentro de un congelador, o en un ambiente lo suficientemente frío, y con el resto de parámetros y variables iguales; el agua caliente se congelará antes que el agua fría.

El nombre de este efecto, lo recibe por el apellido del científico tanzano Erasto Bartolomeo Mpemba. En 1963, y mientras cursaba la secundaria, se dio cuenta de que su mezcla de helado que había preparado y metido al congelador cuando todavía estaba caliente, se congelaba antes que la del resto de sus compañeros que la dejaban enfriar antes de congelarla.

El científico tanzano, junto al británico Denis Osborne, publicaron un artículo en el que explicaban con más detalle el efecto Mpemba. Para ello, estudiaron el tiempo de congelación de diferentes muestras de agua dentro de un congelador y pudieron observar que este tiempo era mayor cuando el agua estaba inicialmente a unos 25 grados y mínimo cuando estaba a unos 90.

A pesar de estas conclusiones, estudios recientes, donde se han cuidado más las variables de temperatura o la cantidad de sustancias disueltas en el agua, no han logrado replicar las conclusiones de Mpemba y Osborne. “No podemos decir que el efecto no tenga lugar pero si que es más complejo de lo que parece” asegura José Luis.

Por  ello, se han propuesto algunas posibles causas que podrían funcionar en solitario, o bien unirse para crear este efecto Mpemba cuando se dan varias de ellas.

La primera variable es la evaporación del agua cuando esta caliente. Esta puede ver reducida su cantidad facilitando así su congelación. Pero los experimentos en los que se controló esa cuestión, no llegaron a mostrar el efecto Mpemba.

Otra posible causa sería las corrientes de convección dentro del propio líquido. Y es que cuando colocamos los recipientes en el congelador, su congelación no ocurrirá de forma uniforme, sino que está comenzará en la superficie exterior creando un gradiente de temperatura que acelerará el enfriamiento del agua.

Por otro lado, según explica el divulgador, el agua fría puede contener una mayor cantidad de gases disueltos que reducen la conductividad térmica del agua. Esto lo que provoca es que el enfriamiento de las zonas más alejadas de la superficie tarde más en congelarse.

A todas estas variables, hay que sumarle la cuestión que lanza el divulgador científico de Cuarentaydos: ¿medimos el tiempo que tardan las muestras en llegar a cero grados o a congelarse? “porque no es lo mismo” asegura. Y es que el calor que se necesita para fundir una muestra de hielo es el mismo que se necesita para llevar ese mismo agua de 0 a 80 grados.

Y es que cuestiones como estas hacen que controlar cada variable de este tipo de experimentos enfocados a comprobar la veracidad de un efecto como el Mpemba sea muy delicada.

Lo único que sabemos actualmente es que el efecto Mpemba guarda cierta similitud con el efecto Leidenfrost. Este último efecto lo podemos observar cuando echamos agua sobre una sarten muy caliente y se crean unas gotas que parecen levitar sobre la superficie. Lo que ocurre es que el agua tarda más en evaporarse cuando las temperaturas están por encima del punto de ebullición.

Esta Máster Class demuestra que todavía nos queda mucho por aprende de cosas tan simples como es un vaso de agua.

ACERCA DEL AUTOR

José Luis Oltra
Más conocido en las redes como @Joluoltra. Es físico y divulgador científico en el canal de divulgación científica Cuarentaydos, donde habla de ciencia y de las teorías que definen el universo. Además, es un amante de los viajes y las aventuras. Fruto de esta pasión nació "Aquí hay dragones", un diario donde cuenta sus aventuras por el sudeste asiático.