Quindi hai provato questo piccolo trucco divertente: mettere una vaschetta per i cubetti di ghiaccio piena di acqua calda nel congelatore per produrre il ghiaccio più velocemente che con l’acqua fredda..
È interessante notare che non esiste ancora una spiegazione ben consolidata per questo strano fenomeno chiamato “effetto Mpemba” (dal nome del suo scopritore tanzaniano nel 1963). Gli scienziati hanno tuttavia proposto cinque ipotesi, che possono essere complementari, e che svolgono un ruolo variabile a seconda delle condizioni.
Il più semplice prevede l’evaporazione dell’acqua calda: questo fenomeno comporterebbe principalmente una riduzione della massa d’acqua, che ne favorirebbe il raffreddamento rispetto allo stesso volume iniziale di acqua fredda. A ciò si aggiunge, seconda ipotesi, il fatto che l’evaporazione consuma molto calore, il che accelera ulteriormente il raffreddamento. Ma il fenomeno potrebbe essere dovuto anche alla perdita dei gas disciolti (anidride carbonica, azoto, ecc.), che fuoriescono quando l’acqua viene riscaldata; Tuttavia, senza questi gas, l’acqua congelerebbe più rapidamente.
L’acqua calda è meno sensibile all’effetto del sottoraffreddamento? Genera correnti convettive più intense?
Terza proposta: l’acqua calda si raffredderebbe più velocemente perché risentirebbe meno dell’effetto del “sottoraffreddamento”, un fenomeno che consente a un liquido di mantenere la sua viscosità anche quando la sua temperatura scende al di sotto del punto di solidificazione. Questa condizione si verifica solitamente quando il raffreddamento è lento e l’acqua presenta poche impurità. Tuttavia, l’acqua calda sarebbe meno incline al sottoraffreddamento rispetto all’acqua fredda, il che significa che congelerebbe a una temperatura più elevata e quindi più rapidamente.
La quarta spiegazione si basa sull’esistenza di maggiori correnti convettive nell’acqua calda: queste correnti accelererebbero i trasferimenti di calore tra l’acqua calda e il suo ambiente, il che favorirebbe ancora una volta un raffreddamento più rapido.
La quinta ipotesi, infine, prevede una modificazione dell’ambiente attorno al campione causata dal calore dell’acqua. Ad esempio, se il contenitore poggia su ghiaccio tritato, l’acqua calda, a differenza dell’acqua fredda, può sciogliere il ghiaccio, stabilendo così una migliore conduzione del calore durante l’esperimento e favorendo il raffreddamento dell’acqua calda.
Queste cinque tesi non sono state validate rigorosamente perché i test dipendono da un gran numero di fattori poco definiti. L’effetto Mpemba resta quindi difficile da riprodurre e studiare.
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Questo articolo è stato originariamente pubblicato il 31 gennaio 2022
