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¿Puede congelarse antes el agua caliente que la fría?

Un grupo de investigadores científicos pertenecientes a la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M), la Universidad de Extremadura (UEx) y la Universidad de Sevilla (US) han comprobado el agua caliente puede llegar a congelarse antes que la fría mediante fluidos granulares, aquellos que están compuestos por partículas muy pequeñas que interaccionan entre ellas, con lo cual pierden parte de su energía cinética.

Antonio Lasanta, del Instituto Universitario sobre Modelización y Simulación en Fluidodinámica, Nanociencia y Matemática Industrial “Gregorio Millán Barbany” de la UC3M, afirma que, gracias a esta base teórica, han podido “simular en un ordenador y realizar cálculos analíticos para saber cómo y cuándo va a ocurrir el efecto Mpemba. De hecho, no solo encontramos que lo más caliente puede enfriarse más rápido, sino también el efecto inverso: que lo más frío puede calentarse antes, lo que se llamaría efecto Mpemba inverso”.

Aunque las leyes de la termodinámica se cumplen y normalmente el agua fría se congela con mayor rapidez que la caliente, desde hace siglos se ha observado que en ocasiones no siempre se cumple esa ley y, bajo ciertas circunstancias, el agua caliente puede congelarse antes que la fría. Ya Aristóteles llamó la atención sobre este fenómeno en el siglo IV a. C. y, después, interesó a otros filósofos, hasta que en 1969 fue publicado como observación científica por Erastro Mpemba, científico de la Tanganica británica cuyo apellido nombraría finalmente el efecto.

La historia es la siguiente: siendo un joven científico, Mpemba dijo en clase que el helado se congelaría más rápida si antes de introducirlo en el congelador se calentaba, lo cual produjo una risa generalizada en el aura. Pero el profesor, el Dr. Denis G. Osborne, probó el experimento y parece ser que funcionó. Así, los dos trabajaron para mostrar que el tiempo que tardaba en congelarse el agua era más corto si se comenzaba con 90ºC y no desde 25ºC.

Luego vendría, recientemente, el challenge #boilingwaterchallenge, que lleno las redes sociales con imágenes de usuarios intentando llevar a la práctica el efecto Mpemba.

A pesar de demostrarlo, el efecto Mpemba a penas fue estudiado desde entonces. “Se trata de un efecto que históricamente no se había tratado de manera rigurosa, sino meramente como una anomalía y curiosidad didáctica”, explica Antonio Prados, del departamento de Física Teórica de la Universidad de Sevilla, añadiendo que “desde nuestra perspectiva era importante estudiarlo en un sistema con los ingredientes mínimos para poder controlar y entender bien su comportamiento”. Esto ha permitido conocer en qué supuesto es más sencillo que se produzca y “gracias a ello, hemos identificado algunos de los ingredientes para que ese efecto suceda en algunos sistemas físicos que podemos describir bien teóricamente”.

Los autores de la investigación concluyen que “el supuesto en el que es más fácil que aparezca el efecto es aquel en el que las velocidades de las partículas antes del calentamiento o del enfriamiento tengan una disposición determinada; por ejemplo, con una gran dispersión alrededor del valor medio”, y, por tanto, la evolución de la temperatura del fluido se ve afecta en caso de que se prepare el estado de las partículas antes del enfriamiento.

Ahora queda que puedan realizar un experimento que verifique dicha teoría, algo que podría tener aplicaciones en nuestra vida diaria si se consigue imitar y usar el efecto Mpemba.