Quale acqua congela più velocemente: calda o fredda? Da cosa dipende. Quello che non sapevi sull'acqua

L'effetto Mpemba, o perché l'acqua calda si congela più velocemente dell'acqua fredda? L'effetto Mpemba (paradosso Mpemba) è un paradosso che afferma che l'acqua calda si congela più velocemente dell'acqua fredda in determinate condizioni, sebbene debba superare la temperatura dell'acqua fredda durante il processo di congelamento. Questo paradosso è un fatto sperimentale che contraddice i concetti usuali, secondo i quali, a parità di condizioni, un corpo più riscaldato per raffreddarsi ad una certa temperatura impiega più tempo di un corpo meno riscaldato per raffreddarsi alla stessa temperatura. Questo fenomeno fu notato all'epoca da Aristotele, Francis Bacon e René Descartes, ma fu solo nel 1963 che uno scolaro tanzaniano Erasto Mpemba scoprì che una miscela di gelato calda si congela più velocemente di una fredda. Da studente alla Magamba High School in Tanzania, Erasto Mpemba ha svolto un lavoro pratico di cucina. Aveva bisogno di fare il gelato fatto in casa: far bollire il latte, sciogliervi lo zucchero, raffreddarlo a temperatura ambiente e poi metterlo in frigorifero per congelarlo. Apparentemente, Mpemba non era uno studente particolarmente diligente e ha ritardato il completamento della prima parte dell'incarico. Temendo di non arrivare in tempo alla fine della lezione, mise il latte caldo in frigorifero. Con sua sorpresa, si è congelato anche prima del latte dei suoi compagni, preparato secondo una determinata tecnologia. Successivamente, Mpemba ha sperimentato non solo con il latte, ma anche con l'acqua normale. In ogni caso, già studente del liceo Mkvavskaya, ha chiesto al professor Dennis Osborne dell'University College di Dar es Salaam (invitato dal preside a tenere una lezione di fisica agli studenti) proprio sull'acqua: “Se prendiamo due contenitori identici con uguali volumi d'acqua in modo che in uno di essi l'acqua abbia una temperatura di 35 ° C, e nell'altro - 100 ° C, e mettili nel congelatore, quindi nel secondo l'acqua si congelerà più velocemente. ? " Osborne si interessò a questo problema e presto nel 1969 lui e Mpemba pubblicarono i risultati dei loro esperimenti sulla rivista "Physics Education". Da allora, l'effetto che hanno scoperto è chiamato effetto Mpemba. Finora nessuno sa esattamente come spiegare questo strano effetto. Gli scienziati non hanno una sola versione, sebbene ce ne siano molte. Riguarda la differenza nelle proprietà dell'acqua calda e fredda, ma non è ancora chiaro quali proprietà svolgano un ruolo in questo caso: la differenza di sottoraffreddamento, evaporazione, formazione di ghiaccio, convezione o l'effetto dei gas liquefatti sull'acqua a temperature diverse. Il paradosso dell'effetto Mpemba è che il tempo durante il quale un corpo si raffredda a temperatura ambiente dovrebbe essere proporzionale alla differenza di temperatura tra questo corpo e l'ambiente. Questa legge è stata stabilita da Newton e da allora è stata confermata molte volte nella pratica. In questo effetto, l'acqua con una temperatura di 100 ° C si raffredda a una temperatura di 0 ° C più velocemente della stessa quantità di acqua con una temperatura di 35 ° C. Tuttavia, questo non suggerisce ancora un paradosso, poiché l'effetto Mpemba può essere spiegato nell'ambito della fisica ben nota. Ecco alcune spiegazioni per l'effetto Mpemba: Evaporazione L'acqua calda evapora più velocemente da un contenitore, diminuendo così il suo volume, e un volume più piccolo di acqua alla stessa temperatura si congela più velocemente. L'acqua riscaldata a 100 C perde il 16% della sua massa quando viene raffreddata a 0 C. L'effetto dell'evaporazione è un doppio effetto. Innanzitutto, viene ridotta la quantità di acqua necessaria per il raffreddamento. E in secondo luogo, la temperatura diminuisce a causa del fatto che il calore di vaporizzazione della transizione dalla fase acquosa alla fase vapore diminuisce. Differenza di temperatura A causa del fatto che la differenza di temperatura tra l'acqua calda e l'aria fredda è maggiore, quindi lo scambio di calore in questo caso è più intenso e l'acqua calda si raffredda più velocemente. Ipotermia Quando l'acqua viene raffreddata al di sotto di 0°C non sempre si congela. In alcune condizioni può andare in ipotermia, continuando a rimanere liquido a temperature inferiori al punto di congelamento. In alcuni casi, l'acqua può rimanere liquida anche a una temperatura di -20 C. La ragione di questo effetto è che perché i primi cristalli di ghiaccio inizino a formarsi, sono necessari centri di formazione dei cristalli. Se non sono presenti nell'acqua liquida, l'ipotermia continuerà fino a quando la temperatura non scenderà così tanto che i cristalli inizieranno a formarsi spontaneamente. Quando iniziano a formarsi in un liquido super raffreddato, cominceranno a crescere più velocemente, formando una poltiglia di ghiaccio, che, congelandosi, formerà ghiaccio. L'acqua calda è più suscettibile all'ipotermia perché riscaldandola rimuove i gas disciolti e le bolle, che a loro volta possono fungere da centri per la formazione di cristalli di ghiaccio. Perché l'ipotermia fa congelare più velocemente l'acqua calda? Nel caso di acqua fredda, non sottoraffreddata, si verifica quanto segue. In questo caso, si formerà un sottile strato di ghiaccio sulla superficie della nave. Questo strato di ghiaccio fungerà da isolante tra l'acqua e l'aria fredda e impedirà un'ulteriore evaporazione. La velocità di formazione dei cristalli di ghiaccio in questo caso sarà più lenta. Nel caso di acqua calda soggetta a superraffreddamento, l'acqua superraffreddata non presenta uno strato superficiale protettivo di ghiaccio. Pertanto, perde calore molto più velocemente attraverso la parte superiore aperta. Quando il processo di ipotermia termina e l'acqua si congela, si perde molto più calore e quindi si forma più ghiaccio. Molti ricercatori di questo effetto considerano l'ipotermia il fattore principale nel caso dell'effetto Mpemba. Convezione L'acqua fredda inizia a congelare dall'alto, peggiorando i processi di irraggiamento e convezione del calore, e quindi la perdita di calore, mentre l'acqua calda inizia a congelare dal basso. Questo effetto è spiegato dall'anomalia della densità dell'acqua. L'acqua ha una densità massima a 4 C. Se raffreddi l'acqua a 4 C e la metti a una temperatura più bassa, lo strato superficiale dell'acqua si congelerà più velocemente. Poiché quest'acqua è meno densa dell'acqua a 4°C, rimarrà in superficie, formando uno strato sottile e freddo. In queste condizioni si formerà per breve tempo un sottile strato di ghiaccio sulla superficie dell'acqua, ma questo strato di ghiaccio fungerà da isolante proteggendo gli strati inferiori d'acqua, che rimarranno ad una temperatura di 4 C. Pertanto , l'ulteriore processo di raffreddamento sarà più lento. Nel caso dell'acqua calda, la situazione è completamente diversa. Lo strato superficiale d'acqua si raffredderà più velocemente a causa dell'evaporazione e di una maggiore differenza di temperatura. Inoltre, gli strati di acqua fredda sono più densi degli strati di acqua calda, quindi lo strato di acqua fredda affonderà, sollevando lo strato di acqua calda in superficie. Questa circolazione dell'acqua garantisce un rapido abbassamento della temperatura. Ma perché questo processo non riesce a raggiungere un punto di equilibrio? Per spiegare l'effetto Mpemba da questo punto di vista della convezione, si dovrebbe accettare che gli strati di acqua fredda e calda siano separati e il processo di convezione stesso continui dopo che la temperatura media dell'acqua scende sotto i 4 C. Tuttavia, non ci sono dati sperimentali che potrebbero confermano questa ipotesi che gli strati d'acqua fredda e calda siano separati per convezione. Gas disciolti nell'acqua L'acqua contiene sempre gas disciolti in essa - ossigeno e anidride carbonica. Questi gas hanno la capacità di ridurre il punto di congelamento dell'acqua. Quando l'acqua viene riscaldata, questi gas vengono rilasciati dall'acqua perché la loro solubilità in acqua ad alte temperature è inferiore. Pertanto, quando l'acqua calda viene raffreddata, contiene sempre meno gas disciolti rispetto all'acqua fredda non riscaldata. Pertanto, il punto di congelamento dell'acqua riscaldata è più alto e si congela più velocemente. Questo fattore è talvolta considerato il principale nello spiegare l'effetto Mpemba, sebbene non ci siano dati sperimentali che confermino questo fatto. Conducibilità termica Questo meccanismo può svolgere un ruolo significativo quando l'acqua viene posta in un vano frigorifero in piccoli contenitori. In queste condizioni si è notato che il contenitore con acqua calda scioglie il ghiaccio del congelatore sottostante, migliorando così il contatto termico con la parete del congelatore e la conducibilità termica. Di conseguenza, il calore viene rimosso da un contenitore con acqua calda più velocemente che dall'acqua fredda. A sua volta, il contenitore con acqua fredda non scongela la neve sotto di esso. Tutte queste (così come altre) condizioni sono state studiate in molti esperimenti, ma non è stata ottenuta una risposta univoca alla domanda - quale di esse fornisce una riproduzione al cento per cento dell'effetto Mpemba. Ad esempio, nel 1995 il fisico tedesco David Auerbach ha studiato l'effetto del superraffreddamento dell'acqua su questo effetto. Ha scoperto che l'acqua calda, raggiungendo uno stato super raffreddato, congela a una temperatura più alta dell'acqua fredda, il che significa più velocemente di quest'ultima. Ma l'acqua fredda raggiunge uno stato superraffreddato più velocemente dell'acqua calda, compensando così il ritardo precedente. Inoltre, i risultati di Auerbach contraddicevano le precedenti scoperte secondo cui l'acqua calda può raggiungere una maggiore ipotermia a causa di un minor numero di centri di cristallizzazione. Quando l'acqua viene riscaldata, i gas disciolti in essa vengono rimossi da essa e, quando viene bollita, precipitano alcuni sali disciolti in essa. Finora, si può affermare solo una cosa: la riproduzione di questo effetto dipende essenzialmente dalle condizioni in cui viene eseguito l'esperimento. Proprio perché non sempre viene riprodotto. O.V. Mosin

Acqua- una sostanza abbastanza semplice da un punto di vista chimico, ma allo stesso tempo ha una serie di proprietà insolite che non smettono mai di stupire gli scienziati. Di seguito sono riportati alcuni fatti che poche persone conoscono.

1. Quale acqua si congela più velocemente: fredda o calda?

Prendi due contenitori con dell'acqua: versa acqua calda in uno e acqua fredda nell'altro e mettili nel congelatore. L'acqua calda si congelerà più velocemente dell'acqua fredda, anche se logicamente, l'acqua fredda avrebbe dovuto essere la prima a trasformarsi in ghiaccio: dopotutto, l'acqua calda deve prima raffreddarsi a temperatura fredda, e poi trasformarsi in ghiaccio, mentre l'acqua fredda non ha bisogno di raffreddare. Perché sta succedendo?

Nel 1963, uno studente tanzaniano di nome Erasto B. Mpemba, mentre congelava una miscela di gelato preparata, notò che la miscela calda si induriva più velocemente nel congelatore rispetto alla miscela fredda. Quando il giovane ha condiviso la sua scoperta con l'insegnante di fisica, ha solo riso di lui. Fortunatamente, lo studente è stato persistente e ha convinto l'insegnante a condurre un esperimento, che ha confermato la sua scoperta: in determinate condizioni, l'acqua calda si congela davvero più velocemente dell'acqua fredda.

Ora questo fenomeno dell'acqua calda che si congela più velocemente dell'acqua fredda si chiama " Effetto Mpemba". È vero, molto prima di lui questa proprietà unica dell'acqua è stata notata da Aristotele, Francis Bacon e René Descartes.

Gli scienziati non comprendono ancora appieno la natura di questo fenomeno, spiegandolo o con la differenza di ipotermia, evaporazione, formazione di ghiaccio, convezione o con l'effetto dei gas liquefatti sull'acqua calda e fredda.

2. È in grado di congelarsi all'istante

Tutti lo sanno acqua si trasforma sempre in ghiaccio una volta raffreddato a 0°C...tranne in alcuni casi! Un caso del genere, ad esempio, è il superraffreddamento, che è la proprietà dell'acqua molto pura di rimanere liquida anche quando viene raffreddata al di sotto del punto di congelamento. Questo fenomeno diventa possibile per il fatto che l'ambiente non contiene centri o nuclei di cristallizzazione, che potrebbero provocare la formazione di cristalli di ghiaccio. E quindi, l'acqua rimane in forma liquida, anche se raffreddata a temperature inferiori a zero gradi Celsius.

Processo di cristallizzazione può essere innescato, ad esempio, da bolle di gas, impurità (sporco), una superficie irregolare del contenitore. Senza di loro, l'acqua rimarrà liquida. Quando inizia il processo di cristallizzazione, puoi osservare come l'acqua super raffreddata si trasforma istantaneamente in ghiaccio.

Si noti che anche l'acqua "surriscaldata" rimane liquida, anche se riscaldata a temperature superiori al punto di ebollizione.

3.19 stati dell'acqua

Senza esitazione, indica quanti stati diversi ha l'acqua? Se hai risposto tre: solido, liquido, gassoso, allora ti sbagli. Gli scienziati distinguono almeno 5 diversi stati dell'acqua in forma liquida e 14 stati in forma congelata.

Ricordi la conversazione sull'acqua superraffreddata? Quindi, qualunque cosa tu faccia, a una temperatura di -38 ° C, anche l'acqua super raffreddata più pura si trasformerà improvvisamente in ghiaccio. Cosa succede se la temperatura scende ulteriormente? A -120 ° C, qualcosa di strano inizia ad accadere all'acqua: diventa super-viscosa o viscosa, come la melassa, e a temperature inferiori a -135 ° C, si trasforma in acqua "vetro" o "vetrosa" - un solido che manca struttura cristallina.

4. L'acqua sorprende i fisici

A livello molecolare, l'acqua è ancora più sorprendente. Nel 1995, un esperimento di diffusione di neutroni condotto da scienziati ha dato un risultato inaspettato: i fisici hanno scoperto che i neutroni diretti alle molecole d'acqua "vedono" il 25% in meno di protoni di idrogeno del previsto.

Si è scoperto che alla velocità di un attosecondo (10 -18 secondi) si verifica un insolito effetto quantistico e la formula chimica dell'acqua invece di H2O, diventa H1.5O!

5. Memoria dell'acqua

Alternativa alla medicina tradizionale omeopatia afferma che una soluzione diluita di un farmaco può avere un effetto curativo sul corpo, anche se il fattore di diluizione è così alto che nella soluzione non rimangono altro che molecole d'acqua. I sostenitori dell'omeopatia attribuiscono questo paradosso a un concetto chiamato " memoria d'acqua", Secondo il quale l'acqua a livello molecolare ha una "memoria" di una sostanza che una volta era disciolta in essa e conserva le proprietà di una soluzione della sua concentrazione originale dopo che in essa non rimane una singola molecola di un ingrediente.

Un gruppo internazionale di scienziati, guidato dalla professoressa Madeleine Ennis della Queen's University di Belfast, che ha criticato i principi dell'omeopatia, ha condotto un esperimento nel 2002 per confutare questo concetto una volta per tutte. Il risultato è stato l'opposto. Successivamente, gli scienziati hanno affermato di essere stati in grado di dimostrare la realtà dell'effetto " memoria d'acqua". Tuttavia, gli esperimenti condotti sotto la supervisione di esperti indipendenti non hanno prodotto alcun risultato. Controversie sull'esistenza del fenomeno” memoria d'acqua"Continua.

L'acqua ha molte altre proprietà insolite che non abbiamo trattato in questo articolo. Ad esempio, la densità dell'acqua cambia con la temperatura (il ghiaccio è meno denso dell'acqua); l'acqua ha una tensione superficiale abbastanza elevata; allo stato liquido, l'acqua è una rete complessa e dinamicamente mutevole di cluster d'acqua, ed è il comportamento dei cluster che influenza la struttura dell'acqua, ecc.

A proposito di queste e molte altre caratteristiche inaspettate acqua si può leggere nell'articolo “ Proprietà anormali dell'acqua"Di Martin Chaplin, professore all'Università di Londra.

Effetto Mpemba(Il paradosso di Mpemba) è un paradosso che dice che l'acqua calda si congela più velocemente in determinate condizioni rispetto all'acqua fredda, sebbene debba superare la temperatura dell'acqua fredda durante il processo di congelamento. Questo paradosso è un fatto sperimentale che contraddice i concetti usuali, secondo i quali, a parità di condizioni, un corpo più riscaldato per raffreddarsi ad una certa temperatura impiega più tempo di un corpo meno riscaldato per raffreddarsi alla stessa temperatura.

Questo fenomeno fu notato all'epoca da Aristotele, Francis Bacon e René Descartes, ma fu solo nel 1963 che uno scolaro tanzaniano Erasto Mpemba scoprì che una miscela di gelato calda si congela più velocemente di una fredda.

Da studente alla Magamba High School in Tanzania, Erasto Mpemba ha svolto un lavoro pratico di cucina. Aveva bisogno di fare il gelato fatto in casa: far bollire il latte, sciogliervi lo zucchero, raffreddarlo a temperatura ambiente e poi metterlo in frigorifero per congelarlo. Apparentemente, Mpemba non era uno studente particolarmente diligente e ha ritardato il completamento della prima parte dell'incarico. Temendo di non arrivare in tempo alla fine della lezione, mise il latte caldo in frigorifero. Con sua sorpresa, si è congelato anche prima del latte dei suoi compagni, preparato secondo una determinata tecnologia.

Successivamente, Mpemba ha sperimentato non solo con il latte, ma anche con l'acqua normale. In ogni caso, già studente del liceo Mkvavskaya, ha chiesto al professor Dennis Osborne dell'University College di Dar es Salaam (invitato dal preside a tenere una lezione di fisica agli studenti) proprio sull'acqua: “Se prendiamo due contenitori identici con uguali volumi d'acqua in modo che in uno di essi l'acqua abbia una temperatura di 35 ° C, e nell'altro - 100 ° C, e mettili nel congelatore, quindi nel secondo l'acqua si congelerà più velocemente. ? " Osborne si interessò a questo problema e presto nel 1969 lui e Mpemba pubblicarono i risultati dei loro esperimenti sulla rivista "Physics Education". Da allora, l'effetto che hanno scoperto si chiama Effetto Mpemba.

Finora nessuno sa esattamente come spiegare questo strano effetto. Gli scienziati non hanno una sola versione, sebbene ce ne siano molte. Riguarda la differenza nelle proprietà dell'acqua calda e fredda, ma non è ancora chiaro quali proprietà svolgano un ruolo in questo caso: la differenza di sottoraffreddamento, evaporazione, formazione di ghiaccio, convezione o l'effetto dei gas liquefatti sull'acqua a temperature diverse.

Il paradosso dell'effetto Mpemba è che il tempo durante il quale un corpo si raffredda a temperatura ambiente dovrebbe essere proporzionale alla differenza di temperatura tra questo corpo e l'ambiente. Questa legge è stata stabilita da Newton e da allora è stata confermata molte volte nella pratica. In questo effetto, l'acqua con una temperatura di 100 ° C si raffredda a una temperatura di 0 ° C più velocemente della stessa quantità di acqua con una temperatura di 35 ° C.

Tuttavia, questo non suggerisce ancora un paradosso, poiché l'effetto Mpemba può essere spiegato nell'ambito della fisica ben nota. Ecco alcune spiegazioni per l'effetto Mpemba:

Evaporazione

L'acqua calda evapora più velocemente dal contenitore, riducendo così il suo volume e un volume d'acqua più piccolo con la stessa temperatura si congela più velocemente. L'acqua riscaldata a 100 C perde il 16% della sua massa quando viene raffreddata a 0 C.

Effetto evaporazione - doppio effetto. Innanzitutto, viene ridotta la quantità di acqua necessaria per il raffreddamento. E in secondo luogo, la temperatura diminuisce a causa del fatto che il calore di vaporizzazione della transizione dalla fase acquosa alla fase vapore diminuisce.

Differenza di temperatura

A causa del fatto che la differenza di temperatura tra l'acqua calda e l'aria fredda è maggiore, quindi lo scambio di calore in questo caso è più intenso e l'acqua calda si raffredda più velocemente.

Ipotermia

Quando l'acqua viene raffreddata al di sotto di 0 C, non sempre si congela. In alcune condizioni può andare in ipotermia, continuando a rimanere liquido a temperature inferiori al punto di congelamento. In alcuni casi, l'acqua può rimanere liquida anche a una temperatura di -20 C.

La ragione di questo effetto è che affinché i primi cristalli di ghiaccio inizino a formarsi, sono necessari centri di formazione dei cristalli. Se non sono presenti nell'acqua liquida, l'ipotermia continuerà fino a quando la temperatura non scenderà così tanto che i cristalli inizieranno a formarsi spontaneamente. Quando iniziano a formarsi in un liquido super raffreddato, cominceranno a crescere più velocemente, formando una poltiglia di ghiaccio, che, congelandosi, formerà ghiaccio.

L'acqua calda è più suscettibile all'ipotermia perché riscaldandola rimuove i gas disciolti e le bolle, che a loro volta possono fungere da centri per la formazione di cristalli di ghiaccio.

Perché l'ipotermia fa congelare più velocemente l'acqua calda? Nel caso di acqua fredda, non sottoraffreddata, si verifica quanto segue. In questo caso, si formerà un sottile strato di ghiaccio sulla superficie della nave. Questo strato di ghiaccio fungerà da isolante tra l'acqua e l'aria fredda e impedirà un'ulteriore evaporazione. La velocità di formazione dei cristalli di ghiaccio in questo caso sarà più lenta. Nel caso di acqua calda soggetta a superraffreddamento, l'acqua superraffreddata non presenta uno strato superficiale protettivo di ghiaccio. Pertanto, perde calore molto più velocemente attraverso la parte superiore aperta.

Quando il processo di ipotermia termina e l'acqua si congela, si perde molto più calore e quindi si forma più ghiaccio.

Molti ricercatori di questo effetto considerano l'ipotermia il fattore principale nel caso dell'effetto Mpemba.

Convezione

L'acqua fredda inizia a congelare dall'alto, peggiorando così i processi di irraggiamento e convezione del calore, e quindi la perdita di calore, mentre l'acqua calda inizia a congelare dal basso.

Questo effetto è spiegato dall'anomalia della densità dell'acqua. L'acqua ha una densità massima a 4 C. Se raffreddi l'acqua a 4 C e la metti a una temperatura più bassa, lo strato superficiale dell'acqua si congelerà più velocemente. Poiché quest'acqua è meno densa dell'acqua a 4°C, rimarrà in superficie, formando uno strato sottile e freddo. In queste condizioni si formerà per breve tempo un sottile strato di ghiaccio sulla superficie dell'acqua, ma questo strato di ghiaccio fungerà da isolante proteggendo gli strati inferiori d'acqua, che rimarranno ad una temperatura di 4 C. Pertanto , l'ulteriore processo di raffreddamento sarà più lento.

Nel caso dell'acqua calda, la situazione è completamente diversa. Lo strato superficiale d'acqua si raffredderà più velocemente a causa dell'evaporazione e di una maggiore differenza di temperatura. Inoltre, gli strati di acqua fredda sono più densi degli strati di acqua calda, quindi lo strato di acqua fredda affonderà, sollevando lo strato di acqua calda in superficie. Questa circolazione dell'acqua garantisce un rapido abbassamento della temperatura.

Ma perché questo processo non riesce a raggiungere un punto di equilibrio? Per spiegare l'effetto Mpemba da questo punto di vista della convezione, si dovrebbe presumere che gli strati di acqua fredda e calda siano separati e il processo di convezione stesso continui dopo che la temperatura media dell'acqua scende sotto i 4 C.

Tuttavia, non ci sono dati sperimentali che supportino questa ipotesi che gli strati di acqua fredda e calda siano separati per convezione.

Gas disciolti in acqua

L'acqua contiene sempre gas disciolti in essa - ossigeno e anidride carbonica. Questi gas hanno la capacità di ridurre il punto di congelamento dell'acqua. Quando l'acqua viene riscaldata, questi gas vengono rilasciati dall'acqua perché la loro solubilità in acqua ad alte temperature è inferiore. Pertanto, quando l'acqua calda viene raffreddata, contiene sempre meno gas disciolti rispetto all'acqua fredda non riscaldata. Pertanto, il punto di congelamento dell'acqua riscaldata è più alto e si congela più velocemente. Questo fattore è talvolta considerato il principale nello spiegare l'effetto Mpemba, sebbene non ci siano dati sperimentali che confermino questo fatto.

Conduttività termica

Questo meccanismo può svolgere un ruolo significativo quando l'acqua viene posta in un vano frigorifero in piccoli contenitori. In queste condizioni si è notato che il contenitore con acqua calda scioglie il ghiaccio del congelatore sottostante, migliorando così il contatto termico con la parete del congelatore e la conducibilità termica. Di conseguenza, il calore viene rimosso da un contenitore con acqua calda più velocemente che dall'acqua fredda. A sua volta, il contenitore con acqua fredda non scongela la neve sotto di esso.

Tutte queste (così come altre) condizioni sono state studiate in molti esperimenti, ma non è stata ottenuta una risposta univoca alla domanda - quale di esse fornisce una riproduzione al cento per cento dell'effetto Mpemba.

Ad esempio, nel 1995 il fisico tedesco David Auerbach ha studiato l'effetto del superraffreddamento dell'acqua su questo effetto. Ha scoperto che l'acqua calda, raggiungendo uno stato super raffreddato, congela a una temperatura più alta dell'acqua fredda, il che significa più velocemente di quest'ultima. Ma l'acqua fredda raggiunge uno stato superraffreddato più velocemente dell'acqua calda, compensando così il ritardo precedente.

Inoltre, i risultati di Auerbach contraddicevano le precedenti scoperte secondo cui l'acqua calda può raggiungere una maggiore ipotermia a causa di un minor numero di centri di cristallizzazione. Quando l'acqua viene riscaldata, i gas disciolti in essa vengono rimossi da essa e, quando viene bollita, precipitano alcuni sali disciolti in essa.

Finora, si può affermare solo una cosa: la riproduzione di questo effetto dipende essenzialmente dalle condizioni in cui viene eseguito l'esperimento. Proprio perché non sempre viene riprodotto.

O.V. Mosin

Letterariofonti:

"L'acqua calda si congela più velocemente dell'acqua fredda. Perché lo fa?", Jearl Walker in The Amateur Scientist, Scientific American, vol. 237, n. 3, pp 246-257; settembre 1977.

"Il congelamento dell'acqua calda e fredda", G.S. Kell in American Journal of Physics, vol. 37, n. 5, pp 564-565; maggio 1969.

"Il superraffreddamento e l'effetto Mpemba", David Auerbach, in American Journal of Physics, vol. 63, n. 10, pp 882-885; ottobre 1995.

"L'effetto Mpemba: i tempi di congelamento dell'acqua calda e fredda", Charles A. Knight, in American Journal of Physics, vol. 64, n. 5, pag. 524; maggio 1996.

Effetto Mpemba(Il paradosso di Mpemba) è un paradosso che dice che l'acqua calda si congela più velocemente in determinate condizioni rispetto all'acqua fredda, sebbene debba superare la temperatura dell'acqua fredda durante il processo di congelamento. Questo paradosso è un fatto sperimentale che contraddice i concetti usuali, secondo cui, a parità di condizioni, un corpo più riscaldato per raffreddarsi ad una certa temperatura impiega più tempo di un corpo meno riscaldato per raffreddarsi alla stessa temperatura.

Questo fenomeno fu notato all'epoca da Aristotele, Francis Bacon e René Descartes, ma fu solo nel 1963 che uno scolaro tanzaniano Erasto Mpemba scoprì che una miscela di gelato calda si congela più velocemente di una fredda.

Da studente alla Magamba High School in Tanzania, Erasto Mpemba ha svolto un lavoro pratico di cucina. Aveva bisogno di fare il gelato fatto in casa: far bollire il latte, sciogliervi lo zucchero, raffreddarlo a temperatura ambiente e poi metterlo in frigorifero per congelarlo. Apparentemente, Mpemba non era uno studente particolarmente diligente e ha ritardato il completamento della prima parte dell'incarico. Temendo di non arrivare in tempo alla fine della lezione, mise il latte caldo in frigorifero. Con sua sorpresa, si è congelato anche prima del latte dei suoi compagni, preparato secondo una determinata tecnologia.

Successivamente, Mpemba ha sperimentato non solo con il latte, ma anche con l'acqua normale. In ogni caso, già studente del liceo Mkvavskaya, ha chiesto al professor Dennis Osborne dell'University College di Dar es Salaam (invitato dal preside a tenere una lezione di fisica agli studenti) proprio sull'acqua: “Se prendiamo due contenitori identici con uguali volumi d'acqua in modo che in uno di essi l'acqua abbia una temperatura di 35 ° C, e nell'altro - 100 ° C, e mettili nel congelatore, quindi nel secondo l'acqua si congelerà più velocemente. ? " Osborne si interessò a questo problema e presto nel 1969 lui e Mpemba pubblicarono i risultati dei loro esperimenti sulla rivista "Physics Education". Da allora, l'effetto che hanno scoperto si chiama Effetto Mpemba.

Finora nessuno sa esattamente come spiegare questo strano effetto. Gli scienziati non hanno una sola versione, sebbene ce ne siano molte. Riguarda la differenza nelle proprietà dell'acqua calda e fredda, ma non è ancora chiaro quali proprietà svolgano un ruolo in questo caso: la differenza di sottoraffreddamento, evaporazione, formazione di ghiaccio, convezione o l'effetto dei gas liquefatti sull'acqua a temperature diverse.

Il paradosso dell'effetto Mpemba è che il tempo durante il quale un corpo si raffredda a temperatura ambiente dovrebbe essere proporzionale alla differenza di temperatura tra questo corpo e l'ambiente. Questa legge è stata stabilita da Newton e da allora è stata confermata molte volte nella pratica. In questo effetto, l'acqua con una temperatura di 100 ° C si raffredda a una temperatura di 0 ° C più velocemente della stessa quantità di acqua con una temperatura di 35 ° C.

Tuttavia, questo non suggerisce ancora un paradosso, poiché l'effetto Mpemba può essere spiegato nell'ambito della fisica ben nota. Ecco alcune spiegazioni per l'effetto Mpemba:

Evaporazione

L'acqua calda evapora più velocemente dal contenitore, riducendo così il suo volume e un volume d'acqua più piccolo con la stessa temperatura si congela più velocemente. L'acqua riscaldata a 100 C perde il 16% della sua massa quando viene raffreddata a 0 C.

Effetto evaporazione - doppio effetto. Innanzitutto, viene ridotta la quantità di acqua necessaria per il raffreddamento. E in secondo luogo, la temperatura diminuisce a causa del fatto che il calore di vaporizzazione della transizione dalla fase acquosa alla fase vapore diminuisce.

Differenza di temperatura

A causa del fatto che la differenza di temperatura tra l'acqua calda e l'aria fredda è maggiore, quindi lo scambio di calore in questo caso è più intenso e l'acqua calda si raffredda più velocemente.

Ipotermia

Quando l'acqua viene raffreddata al di sotto di 0 C, non sempre si congela. In alcune condizioni può andare in ipotermia, continuando a rimanere liquido a temperature inferiori al punto di congelamento. In alcuni casi, l'acqua può rimanere liquida anche a una temperatura di -20 C.

La ragione di questo effetto è che affinché i primi cristalli di ghiaccio inizino a formarsi, sono necessari centri di formazione dei cristalli. Se non sono presenti nell'acqua liquida, l'ipotermia continuerà fino a quando la temperatura non scenderà così tanto che i cristalli inizieranno a formarsi spontaneamente. Quando iniziano a formarsi in un liquido super raffreddato, cominceranno a crescere più velocemente, formando una poltiglia di ghiaccio, che, congelandosi, formerà ghiaccio.

L'acqua calda è più suscettibile all'ipotermia perché riscaldandola rimuove i gas disciolti e le bolle, che a loro volta possono fungere da centri per la formazione di cristalli di ghiaccio.

Perché l'ipotermia fa congelare più velocemente l'acqua calda? Nel caso di acqua fredda, non sottoraffreddata, si verifica quanto segue. In questo caso, si formerà un sottile strato di ghiaccio sulla superficie della nave. Questo strato di ghiaccio fungerà da isolante tra l'acqua e l'aria fredda e impedirà un'ulteriore evaporazione. La velocità di formazione dei cristalli di ghiaccio in questo caso sarà più lenta. Nel caso di acqua calda soggetta a superraffreddamento, l'acqua superraffreddata non presenta uno strato superficiale protettivo di ghiaccio. Pertanto, perde calore molto più velocemente attraverso la parte superiore aperta.

Quando il processo di ipotermia termina e l'acqua si congela, si perde molto più calore e quindi si forma più ghiaccio.

Molti ricercatori di questo effetto considerano l'ipotermia il fattore principale nel caso dell'effetto Mpemba.

Convezione

L'acqua fredda inizia a congelare dall'alto, peggiorando così i processi di irraggiamento e convezione del calore, e quindi la perdita di calore, mentre l'acqua calda inizia a congelare dal basso.

Questo effetto è spiegato dall'anomalia della densità dell'acqua. L'acqua ha una densità massima a 4 C. Se raffreddi l'acqua a 4 C e la metti a una temperatura più bassa, lo strato superficiale dell'acqua si congelerà più velocemente. Poiché quest'acqua è meno densa dell'acqua a 4°C, rimarrà in superficie, formando uno strato sottile e freddo. In queste condizioni si formerà per breve tempo un sottile strato di ghiaccio sulla superficie dell'acqua, ma questo strato di ghiaccio fungerà da isolante proteggendo gli strati inferiori d'acqua, che rimarranno ad una temperatura di 4 C. Pertanto , l'ulteriore processo di raffreddamento sarà più lento.

Nel caso dell'acqua calda, la situazione è completamente diversa. Lo strato superficiale d'acqua si raffredderà più velocemente a causa dell'evaporazione e di una maggiore differenza di temperatura. Inoltre, gli strati di acqua fredda sono più densi degli strati di acqua calda, quindi lo strato di acqua fredda affonderà, sollevando lo strato di acqua calda in superficie. Questa circolazione dell'acqua garantisce un rapido abbassamento della temperatura.

Ma perché questo processo non riesce a raggiungere un punto di equilibrio? Per spiegare l'effetto Mpemba da questo punto di vista della convezione, si dovrebbe presumere che gli strati di acqua fredda e calda siano separati e il processo di convezione stesso continui dopo che la temperatura media dell'acqua scende sotto i 4 C.

Tuttavia, non ci sono dati sperimentali che supportino questa ipotesi che gli strati di acqua fredda e calda siano separati per convezione.

Gas disciolti in acqua

L'acqua contiene sempre gas disciolti in essa - ossigeno e anidride carbonica. Questi gas hanno la capacità di ridurre il punto di congelamento dell'acqua. Quando l'acqua viene riscaldata, questi gas vengono rilasciati dall'acqua perché la loro solubilità in acqua ad alte temperature è inferiore. Pertanto, quando l'acqua calda viene raffreddata, contiene sempre meno gas disciolti rispetto all'acqua fredda non riscaldata. Pertanto, il punto di congelamento dell'acqua riscaldata è più alto e si congela più velocemente. Questo fattore è talvolta considerato il principale nello spiegare l'effetto Mpemba, sebbene non ci siano dati sperimentali che confermino questo fatto.

Conduttività termica

Questo meccanismo può svolgere un ruolo significativo quando l'acqua viene posta in un vano frigorifero in piccoli contenitori. In queste condizioni si è notato che il contenitore con acqua calda scioglie il ghiaccio del congelatore sottostante, migliorando così il contatto termico con la parete del congelatore e la conducibilità termica. Di conseguenza, il calore viene rimosso da un contenitore con acqua calda più velocemente che dall'acqua fredda. A sua volta, il contenitore con acqua fredda non scongela la neve sotto di esso.

Tutte queste (così come altre) condizioni sono state studiate in molti esperimenti, ma non è stata ottenuta una risposta univoca alla domanda - quale di esse fornisce una riproduzione al cento per cento dell'effetto Mpemba.

Ad esempio, nel 1995 il fisico tedesco David Auerbach ha studiato l'effetto del superraffreddamento dell'acqua su questo effetto. Ha scoperto che l'acqua calda, raggiungendo uno stato super raffreddato, congela a una temperatura più alta dell'acqua fredda, il che significa più velocemente di quest'ultima. Ma l'acqua fredda raggiunge uno stato superraffreddato più velocemente dell'acqua calda, compensando così il ritardo precedente.

Inoltre, i risultati di Auerbach contraddicevano le precedenti scoperte secondo cui l'acqua calda può raggiungere una maggiore ipotermia a causa di un minor numero di centri di cristallizzazione. Quando l'acqua viene riscaldata, i gas disciolti in essa vengono rimossi da essa e, quando viene bollita, precipitano alcuni sali disciolti in essa.

Finora, si può affermare solo una cosa: la riproduzione di questo effetto dipende essenzialmente dalle condizioni in cui viene eseguito l'esperimento. Proprio perché non sempre viene riprodotto.

Nel 1963, uno studente della Tanzania di nome Erasto Mpemba fece al suo insegnante una domanda stupida: perché il gelato caldo si congela più velocemente nel suo congelatore rispetto al gelato freddo?

Da studente alla Magamba High School in Tanzania, Erasto Mpemba ha svolto un lavoro pratico di cucina. Aveva bisogno di fare il gelato fatto in casa: far bollire il latte, sciogliervi lo zucchero, raffreddarlo a temperatura ambiente e poi metterlo in frigorifero per congelarlo. Apparentemente, Mpemba non era uno studente particolarmente diligente e ha ritardato il completamento della prima parte dell'incarico. Temendo di non arrivare in tempo alla fine della lezione, mise il latte caldo in frigorifero. Con sua sorpresa, si è congelato anche prima del latte dei suoi compagni, preparato secondo una determinata tecnologia.

Si è rivolto all'insegnante di fisica per chiarimenti, ma ha solo riso dello studente, dicendo quanto segue: "Questa non è fisica mondiale, ma la fisica di Mpemba". Successivamente, Mpemba ha sperimentato non solo con il latte, ma anche con l'acqua normale.

In ogni caso, già studente del liceo Mkvavskaya, ha chiesto al professor Dennis Osborne dell'University College di Dar es Salaam (invitato dal preside a tenere una lezione di fisica agli studenti) proprio sull'acqua: “Se prendiamo due contenitori con uguali volumi d'acqua in modo che in uno di essi l'acqua abbia una temperatura di 35 ° C, e nell'altro - 100 ° C, e mettili nel congelatore, quindi nel secondo l'acqua si congelerà più velocemente. Come mai?" Osborne si interessò a questo problema e presto, nel 1969, lui e Mpemba pubblicarono i risultati dei loro esperimenti sulla rivista "Physics Education". Da allora, l'effetto che hanno scoperto è chiamato effetto Mpemba.

Sei curioso di sapere perché sta succedendo? Solo pochi anni fa, gli scienziati sono riusciti a spiegare questo fenomeno ...

L'effetto Mpemba (paradosso Mpemba) è un paradosso che afferma che l'acqua calda si congela più velocemente dell'acqua fredda in determinate condizioni, sebbene debba superare la temperatura dell'acqua fredda durante il processo di congelamento. Questo paradosso è un fatto sperimentale che contraddice i concetti usuali, secondo cui, a parità di condizioni, un corpo più riscaldato per raffreddarsi ad una certa temperatura impiega più tempo di un corpo meno riscaldato per raffreddarsi alla stessa temperatura.

Questo fenomeno fu notato all'epoca da Aristotele, Francis Bacon e René Descartes. Finora nessuno sa esattamente come spiegare questo strano effetto. Gli scienziati non hanno una sola versione, sebbene ce ne siano molte. Riguarda la differenza nelle proprietà dell'acqua calda e fredda, ma non è ancora chiaro quali proprietà svolgano un ruolo in questo caso: la differenza di sottoraffreddamento, evaporazione, formazione di ghiaccio, convezione o l'effetto dei gas liquefatti sull'acqua a temperature diverse. Il paradosso dell'effetto Mpemba è che il tempo durante il quale un corpo si raffredda a temperatura ambiente dovrebbe essere proporzionale alla differenza di temperatura tra questo corpo e l'ambiente. Questa legge è stata stabilita da Newton e da allora è stata confermata molte volte nella pratica. In questo effetto, l'acqua con una temperatura di 100 ° C si raffredda a una temperatura di 0 ° C più velocemente della stessa quantità di acqua con una temperatura di 35 ° C.

Da allora, sono state espresse diverse versioni, una delle quali suonava come segue: parte dell'acqua calda all'inizio semplicemente evapora e poi, quando ce n'è meno, l'acqua si congela più velocemente. Questa versione, per la sua semplicità, è diventata la più popolare, ma gli scienziati non hanno soddisfatto pienamente.

Ora un team di ricercatori della Nanyang Technological University di Singapore, guidato dal chimico Xi Zhang, ha affermato di aver risolto l'antico mistero del perché l'acqua calda si congela più velocemente dell'acqua fredda. Come hanno scoperto gli esperti cinesi, il segreto sta nella quantità di energia immagazzinata nei legami idrogeno tra le molecole d'acqua.

Come sapete, le molecole d'acqua sono costituite da un atomo di ossigeno e due atomi di idrogeno tenuti insieme da legami covalenti, che a livello particellare sembrano uno scambio di elettroni. Un altro fatto ben noto è che gli atomi di idrogeno sono attratti dagli atomi di ossigeno dalle molecole vicine: in questo caso si formano legami idrogeno.

Allo stesso tempo, le molecole d'acqua vengono generalmente respinte l'una dall'altra. Scienziati di Singapore hanno notato che più calda è l'acqua, maggiore è la distanza tra le molecole liquide a causa dell'aumento delle forze repulsive. Di conseguenza, i legami idrogeno vengono allungati e quindi immagazzinano più energia. Questa energia viene rilasciata quando l'acqua si raffredda: le molecole si avvicinano l'una all'altra. E il rilascio di energia, come sai, significa raffreddamento.

Ecco alcune delle ipotesi fatte dagli scienziati:

Evaporazione

L'acqua calda evapora più velocemente dal contenitore, riducendo così il suo volume e un volume d'acqua più piccolo con la stessa temperatura si congela più velocemente. L'acqua riscaldata a 100°C perde il 16% della sua massa quando viene raffreddata a 0°C. Effetto evaporazione - doppio effetto. Innanzitutto, viene ridotta la quantità di acqua necessaria per il raffreddamento. E in secondo luogo, a causa dell'evaporazione, la sua temperatura diminuisce.

Differenza di temperatura

A causa del fatto che la differenza di temperatura tra l'acqua calda e l'aria fredda è maggiore, quindi lo scambio di calore in questo caso è più intenso e l'acqua calda si raffredda più velocemente.

Ipotermia
Quando l'acqua viene raffreddata al di sotto di 0 ° C, non sempre si congela. In alcune condizioni può andare in ipotermia, continuando a rimanere liquido a temperature inferiori al punto di congelamento. In alcuni casi l'acqua può rimanere liquida anche a –20°C. La ragione di questo effetto è che affinché i primi cristalli di ghiaccio inizino a formarsi, sono necessari centri di formazione dei cristalli. Se non sono presenti nell'acqua liquida, l'ipotermia continuerà fino a quando la temperatura non scenderà così tanto che i cristalli inizieranno a formarsi spontaneamente. Quando iniziano a formarsi in un liquido super raffreddato, cominceranno a crescere più velocemente, formando una poltiglia di ghiaccio, che, congelandosi, formerà ghiaccio. L'acqua calda è più suscettibile all'ipotermia perché riscaldandola rimuove i gas disciolti e le bolle, che a loro volta possono fungere da centri per la formazione di cristalli di ghiaccio. Perché l'ipotermia fa congelare più velocemente l'acqua calda? Nel caso dell'acqua fredda, che non si raffredda troppo, accade quanto segue: sulla sua superficie si forma un sottile strato di ghiaccio, che funge da isolante tra l'acqua e l'aria fredda, impedendo così un'ulteriore evaporazione. La velocità di formazione dei cristalli di ghiaccio in questo caso sarà più lenta. Nel caso di acqua calda soggetta a superraffreddamento, l'acqua superraffreddata non presenta uno strato superficiale protettivo di ghiaccio. Pertanto, perde calore molto più velocemente attraverso la parte superiore aperta. Quando il processo di ipotermia termina e l'acqua si congela, si perde molto più calore e quindi si forma più ghiaccio. Molti ricercatori di questo effetto considerano l'ipotermia il fattore principale nel caso dell'effetto Mpemba.
Convezione

L'acqua fredda inizia a congelare dall'alto, peggiorando così i processi di irraggiamento e convezione del calore, e quindi la perdita di calore, mentre l'acqua calda inizia a congelare dal basso. Questo effetto è spiegato dall'anomalia della densità dell'acqua. L'acqua ha una densità massima a 4°C. Se raffreddi l'acqua a 4 ° C e la metti in un ambiente a temperatura più bassa, lo strato superficiale dell'acqua si congelerà più velocemente. Poiché quest'acqua è meno densa dell'acqua a 4°C, rimarrà in superficie, formando un sottile strato freddo. In queste condizioni si formerà per breve tempo un sottile strato di ghiaccio sulla superficie dell'acqua, ma questo strato di ghiaccio fungerà da isolante proteggendo gli strati inferiori dell'acqua, che rimarranno ad una temperatura di 4°C. Pertanto, l'ulteriore processo di raffreddamento sarà più lento. Nel caso dell'acqua calda, la situazione è completamente diversa. Lo strato superficiale d'acqua si raffredderà più rapidamente a causa dell'evaporazione e di una maggiore differenza di temperatura. Inoltre, gli strati di acqua fredda sono più densi degli strati di acqua calda, quindi lo strato di acqua fredda affonderà, sollevando lo strato di acqua calda in superficie. Questa circolazione dell'acqua garantisce un rapido abbassamento della temperatura. Ma perché questo processo non riesce a raggiungere un punto di equilibrio? Per spiegare l'effetto Mpemba in termini di convezione, si dovrebbe presumere che gli strati di acqua fredda e calda siano separati e il processo di convezione stesso continui dopo che la temperatura media dell'acqua scende sotto i 4°C. Tuttavia, non ci sono dati sperimentali che supportino questa ipotesi che gli strati di acqua fredda e calda siano separati per convezione.

Gas disciolti in acqua

L'acqua contiene sempre gas disciolti in essa - ossigeno e anidride carbonica. Questi gas hanno la capacità di ridurre il punto di congelamento dell'acqua. Quando l'acqua viene riscaldata, questi gas vengono rilasciati dall'acqua perché la loro solubilità in acqua ad alte temperature è inferiore. Pertanto, quando l'acqua calda viene raffreddata, contiene sempre meno gas disciolti rispetto all'acqua fredda non riscaldata. Pertanto, il punto di congelamento dell'acqua riscaldata è più alto e si congela più velocemente. Questo fattore è talvolta considerato il principale nello spiegare l'effetto Mpemba, sebbene non ci siano dati sperimentali che confermino questo fatto.

Conduttività termica

Questo meccanismo può svolgere un ruolo significativo quando l'acqua viene posta in un vano frigorifero in piccoli contenitori. In queste condizioni si è notato che il contenitore con acqua calda scioglie il ghiaccio del congelatore sottostante, migliorando così il contatto termico con la parete del congelatore e la conducibilità termica. Di conseguenza, il calore viene rimosso da un contenitore con acqua calda più velocemente che dall'acqua fredda. A sua volta, il contenitore con acqua fredda non scongela la neve sotto di esso. Tutte queste (e altre) condizioni sono state studiate in molti esperimenti, ma non è stata ottenuta una risposta univoca alla domanda - quale di esse fornisce una riproduzione al cento per cento dell'effetto Mpemba. Ad esempio, nel 1995 il fisico tedesco David Auerbach ha studiato l'effetto del superraffreddamento dell'acqua su questo effetto. Ha scoperto che l'acqua calda, raggiungendo uno stato super raffreddato, congela a una temperatura più alta dell'acqua fredda, il che significa più velocemente di quest'ultima. Ma l'acqua fredda raggiunge uno stato superraffreddato più velocemente dell'acqua calda, compensando così il ritardo precedente. Inoltre, i risultati di Auerbach contraddicevano le precedenti scoperte secondo cui l'acqua calda può raggiungere una maggiore ipotermia a causa di un minor numero di centri di cristallizzazione. Quando l'acqua viene riscaldata, i gas disciolti in essa vengono rimossi da essa e, quando viene bollita, precipitano alcuni sali disciolti in essa. Finora, si può affermare solo una cosa: la riproduzione di questo effetto dipende essenzialmente dalle condizioni in cui viene eseguito l'esperimento. Proprio perché non sempre viene riprodotto.

Ma come si suol dire, la ragione più probabile.

Come scrivono i chimici nel loro articolo, che può essere trovato sul sito di preprint arXiv.org, i legami idrogeno sono più tesi nell'acqua calda che nell'acqua fredda. Pertanto, risulta che più energia viene immagazzinata nei legami idrogeno dell'acqua calda, il che significa che viene rilasciata più energia quando viene raffreddata a temperature sotto lo zero. Per questo motivo la solidificazione è più rapida.

Ad oggi, gli scienziati hanno risolto questo enigma solo teoricamente. Quando presentano prove convincenti della loro versione, allora la domanda sul perché l'acqua calda si congela più velocemente dell'acqua fredda può essere considerata chiusa.